引力结合能

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重力结合能是将松散物质通过引力作用相互聚拢的能量,其在量上等于将物体移动至无限远处所需的能量,或者物体从无限远处开始加速的过程中所释放的能量(通常以热能的形式)。

一个系统的重力结合能等于这个系统的重力势能相反数。在一个天体和一颗卫星的系统中,重力结合能较卫星天体之间的重力势能,其绝对值大得多。这是因为,后者仅将两部分分离的能量计算在内,而不计算各部分本身的能量。

对于一个均质球体,重力结合能U的定义为:

U = \frac{(3/5)GM^2}{r}

其中,G代表重力常数M是这个球体的质量r是球体半径。与将两个相互接触的相同球体分离至无限远所需的能量相比,这一能量还要大20%。

假设,地球是一个均质球体,质量M=5.97×1024kg,半径r=6.37×106m,那么U就是2.24×1032J。这大致上等于太阳一周所释放的能量。它是37.5 MJ/kg,是表面上的势能的60%。

根据纬里理论,一颗恒星的重力结合能大约是内部热能的两倍。


虽然万有引力本身相对质量非常小,但是当总体质量很大时,比如地球,其因重力产生的能量 就会变得不容忽视,现代科学家相信,地核的高温,就与重力结合能有关