1。ニュートンの普遍的重力とケプラーの第三法則を使用する
* ニュートンの普遍的重力の法則: この法律は、2つのオブジェクト間の重力は、質量の積に直接比例し、中心間の距離の平方に反比例すると述べています。数学的に:
f =g *(m1 * m2) / r^2
どこ:
* fは重力の力です
* gは重力定数(6.674×10^-11 m^3 kg^-1 s^-2)です
* M1とM2は2つのオブジェクトの質量です
* rはセンター間の距離です
* ケプラーの第三法則: この法律は、惑星の軌道周期(t)と惑星から太陽までの平均距離(a)との関係について説明しています。
t^2 =(4π^2 / gm) * a^3
どこ:
* tは軌道周期です
* aは軌道の半長軸です(太陽からの平均距離)
* gは重力定数です
* mは太陽の質量です
太陽の質量を決定するためのステップ:
1。惑星を選択: 地球を使ってみましょう。
2。惑星の軌道周期(t)を測定します: 地球の軌道期間は約365.25日です。
3。太陽からの惑星の平均距離(a)を測定: 太陽からの地球の平均距離は、約1億4,960万キロメートル(9300万マイル)です。
4。単位の変換: すべてのユニットが一貫していることを確認してください(メートル、キログラム、秒など)。
5。値をケプラーの第三法則に置き換えます:
(365.25日 * 24時間/日 * 3600秒/時間)^2 =(4π^2/(6.674×10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 * m)) *(149.6×10^9 m)^3
6。 m(太陽の質量)を解く: 計算を慎重に実行した後、太陽の質量は約1.989×10^30キログラムであることがわかります。
重要なメモ:
*重力定数(g)は非常に小さな値であり、計算は測定の小さなエラーに敏感になります。
*この方法では、太陽の質量と比較して惑星の質量が無視できると想定しています。これは、太陽系にとって有効な仮定です。
その他の方法:
* 恒星モデル: 太陽の内部構造とその進化を研究することにより、天体物理学者はその質量を推定できます。
* バイナリ星の観察: お互いの周りの星の軌道を観察することにより、ケプラーの法則と重力原則を使用して、彼らの大衆を推定することができます。
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