【晨说网探索分享】

生活中没有很多保障，宇宙中就更少了。

万物皆动；一切都很混乱。

太阳系中的“生命”是不断运动的。

但是有一些特殊的地方。

它们就像是稳定的孤岛，是一个疲惫的旅行者可以休息、欣赏风景、完成一些科学研究的地方。

它们是拉格朗日点，它们很主要。

拉格朗日点的起源深陷于过去 400 年来数学家和物理学家面临的最困难的问题之一：三体问题。

艾萨克牛顿的万有引力定律写起来非常简单。

它只是一个可以用来预测从炮弹飞行到月球轨道速度的单一方程。

事实上，任什么时候候你试图计算出两个物体的引力相互作用，数学都是超级简单的，很容易解决，也很容易写下来。

写下解决方案后，您就可以根据需要预测这些物体在未来的行为。

但是一旦你引入第三个身体，一切都会变得混乱。

没有简单的解决方案可以预测三个对象将怎么通过它们的相互引力相互作用。

在现代，只有计算机可以处理原始数字来提供结果。

然而，我们的祖先却迷失在无法解决的数学迷宫中。

然而，一些超级天才发现了精心构建的情境，使他们能够解决三体问题。

其中一位是莱昂哈德·欧拉（Leonhard Euler），这位瑞士博学家，他写的论文比其他几代数学家都多。

1722 年，当其中一个物体基本上没有质量时，他找到了三体问题的一些狭隘解决方案。

50 年后，意大利裔法国科学家约瑟夫·路易斯·拉格朗日延续了欧拉的工作。

而且由于欧拉已经有许多以他的名字命名的东西，后来的科学家们把全部功劳都归功于拉格朗日——因此有了“拉格朗日点”这个词。

欧拉和拉格朗日做了一些简化的假设。

他们研究了三个物体通过重力相互作用的问题。

但他们只关注物体轨道的二维图像，而忽视了其他运动。

他们还假设其中一个物体相对于其他两个物体的质量如此之小，以至于它自身的引力可以忽视不计。

有了这些假设，他们就能够写下三体问题的解决方案。

在那个解决方案中，他们发现了五个特殊的地方，作用在第三个物体上的力抵消了。

这些是拉格朗日点。

前三个点——通常表示为 L1、L2 和 L3——位于连接两个较大质量的直线上。

如果我们以日地系统为例，L1 位于地球轨道内，L2 位于地球轨道外，L3 位于太阳的另一侧。

这三个点是作用在第三个物体上的力的位置——一颗卫星、一粒尘埃等等，只要它很小——就可以抵消。

考虑 L1，它距离太阳约 930,000 英里（150 万公里）。

通常，离太阳较近的物体的轨道速度会更快，但在这个精确的位置，地球的重力以正确的方式拉动物体，使 L1 保持相同的相对位置。

L2 则相反。

通常，那里的物体会有较慢的轨道，但同样，地球的重力将它向前拉，使其保持同步。

L4 和 L5 在其轨道上位于地球的前后，与太阳和地球形成一个等边三角形。

在那里，效果是一样的，太阳和地球的力量相互平衡。

在五个拉格朗日点中，L1、L2 和 L3 是不稳定的。

你可以把东西放在那里，从技术上讲，一切都是平衡的。

但是最轻微的轻推就会把它送走——就像把铅笔放在它的尖端是一个平衡的系统，但不会持续很长时间。

相比之下，L4 和 L5 是稳定的；那里的物体往往会长期停留。

太阳系中的每一对大质量天体都有自己的一组拉格朗日点。

所以日地对、地月系统、日木系统等有五个点。

说到木星，它的 L4 和 L5 点非常稳定，以至于他们收集了自己的一组小行星，被称为特洛伊木马。

这些小行星在其轨道上引导并跟随这颗气态巨行星数百万年。

地球的 L4 和 L5 点有自己的小块岩石，但在宇宙飞行中，L1 和 L2 点更有趣。

即使它们不稳定，它们也不是很不稳定，所以你不必努力让宇宙飞船靠近它们。

L1 是观测太阳的好地方，因为您可以将相机放在航天器的一侧，将通讯设备放在另一侧，这样您就可以始终处于太阳和地球之间的直线上。

这正是NASA和欧洲航天局放置太阳和日球层观测站的地方。

L2 是观察太阳以外任何事物的好地方。

再一次，轨道的对齐允许与地球的不间断通信，并且太阳始终处于提供太阳能的相同位置。

詹姆斯韦伯宇宙望远镜最近抵达 L2 开始其科学观测。

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