拉扯出的奇異之點——拉氏點（1）
看完上一篇《拉拉扯扯搞出的大事》的朋友又有話要說了，宇宙中到處都是拉拉扯扯，為何夜空如此寂靜，我們好想天天晚上看「彗星撞木星」這種大事呢。
其實答案也很簡單：拉扯完了，大體上平衡了。
先看我們身邊最簡單的體系，地球和月球，如同宇宙角落裡的一對舞伴，跳起了華麗的圓舞曲，地球力氣大，月球個頭小，所以看起來幾乎是月球繞地球旋轉。前面提過，在地球上的我們也會受到月球的引力作用，因此有潮汐，同樣，在月球上的嫦娥也會受到地球的引力。在我們身邊，看似風平浪靜，實際卻糾纏於地球和月球的引力漩渦之中。原來，我們之所以蝸居地面，無法自由飛翔，乃是因為地球表面的強大風暴戰勝了月球；同理，廣寒宮裡月球的引力佔據優勢，將嫦娥仙子的衣裳牢牢拽住，讓她深居於廣寒宮而難以回到地球。
那麼，在地球和月球中間，有沒有一個地月引力的「暴風眼」？在那裡地月引力相互抵消，風平浪靜。
18世紀的大數學家歐拉就思考過這個問題。
你可能以為，有了萬有引力公式，這是一道再簡單不過的數學題吧？你可以試試，難度相當大。而且，你第一次做這種題可能只會找到一個解，人家歐拉卻找到了三個「暴風眼」，這就是凡人和數學大神的差距了，我們後面再詳述。
話說歐拉早年去俄國皇家科學院任職，然而俄國持續不斷的內亂讓他難以安心工作，1741年他來到了普魯士的柏林科學院，在這裡他收到了一封來自義大利都靈的信，原來這是一個19歲小夥子嘗試用變分法求解等時問題，歐拉思考了將近一個月，在回信中表示這個工作非常有價值，這個叫拉格朗日的小夥子一下子在歐洲名聲大噪。
歐拉果然慧眼識珠，接下來的十幾年裡，拉格朗日不斷拿獎，他成功解釋了為什麼月球總是一面朝向地球。法國大數學家達朗貝爾甚至寫信給普魯士的腓特烈大帝：「柏林科學院就需要拉格朗日這樣的人！」 拉格朗日竟然拒絕了，表示不願與歐拉爭職位。他哪裡知道，這時候歐拉早已在腓特烈大帝那裡失寵，歐拉篤信上帝，在普魯士享有盛望的伏爾泰卻鼓吹天賦人權，更重要的是歐拉的研究幾乎完全是純理論的，腓特烈大帝曾譏諷他的幾何「連一個水桶都打不起來」！
好在這時俄國葉卡捷琳娜大帝登基，政治局勢好轉，女皇也向歐拉發出了邀請，於是1766年，歐拉回到俄國。拉格朗日也再無理由拒絕普魯士的邀請，繼承了歐拉的職位。在這裡他完成了自己的《分析力學》，這是牛頓之後最重要的經典力學著作之一。
拉格朗日還重新查看了歐拉求解的「暴風眼」問題，他分析力學的水平果然更加了得，很快就發現恩師歐拉還遺漏了兩個點，3+2=5，於是這5個點一起被稱為「拉格朗日點」，簡稱拉氏點（L點）。下面我們一一詳述之。
大多數人一眼就能看出來的地月中間的那個點叫做L1點，在這裡地球和月球的引力拉扯相互平衡，然而千萬不要以為物體在這裡絕對靜止，因為地月都在運動啊，其實物體在L1點是繞地球運動的。
你可以這麼理解，對於圍繞地球旋轉的衛星，距離地球越近，它的軌道周期就越短。然而，有了月球之後，月球引力會減弱地球對衛星的拉扯力，因此增加了衛星的軌道周期，衛星距月球越近，這種影響就越大。當衛星到達L1點時，衛星周期恰好和月球軌道周期一樣。這裡是風平浪靜的暴風眼，衛星無需任何動力就可以跟隨著地月系在宇宙中繼續遨遊，媽媽再也不用擔心它會被拉扯到地球或月球上，或者被拋射到漫無邊際的深空中。
因此，地月之間和地球、月球相對靜止的L1點非常重要，在不久的將來，隨著地月航線的開闢，這裡是理想的地月星際間旅行的中間站。
在任意兩大天體構成的系統里，都會有拉格朗日點，地月之間有，日地之間當然也有。如果說地月L1點是地月系的制高點，那麼地日L1點就可以控盤「內太陽系」。
地日L1點距離地球約150萬公里，已經越過了月球軌道（38.4萬公里），因此不會受到月球阻擋，任何時候都可以觀測太陽和地球的向陽面，是最理想的日地系統觀測點。已經有數個人造探測器到達L1點工作過，下面介紹幾個比較有名的。
第一個到達這個戰略制高點的是美國NASA和歐洲航天研究組織聯合發射的國際日地探測器3號衛星（ISSE-C），它於1978年發射升空，主要研究太陽風與地球磁場之間的關係。1985年以後，它被「借調」去研究太陽系內的彗星，成為第一個拜訪彗星的人工探測器。直到2014年，這顆史詩般的衛星才失去聯繫，消失在深空中。
第二個則是歐洲的太陽和太陽風層探測器（SOHO），主要用於研究太陽，附帶發現了3000枚彗星。它於1995年發射升空，設計壽命為2年，卻一直工作至今，預計它還將繼續工作到2020年-2022年。
美國的深空氣候天文台（DSCOVR）也位於地日L1點，它於2015年發射升空，100多天後到達L1點。它的主要任務有兩方面，一是觀測地球，研究全球的日常變化，由於它正對著整個地球的向陽面，可以每時每刻拍攝地球的全景圖，從2015年9月開始，這些全景照片24小時之後就可以在NASA網站上查閱；另一方面則是監測太陽，太陽風總是先刮到L1點，60分鐘後才來到地球，因此在太陽風暴到來之前，DSCOVR可以為地球提供15-60分鐘的預警時間。
更值得期待的是歐洲太空總署於2015年12月3日發射升空的LISA開路者號衛星，這名字有意思，它是為誰開路呢？
大家都還記得2016年LIGO發現引力波，時隔100年後證明愛因斯坦廣義相對論預言的重大事件吧？
然而，地球上有各種各樣的干擾，對引力波天線的「雜訊」太大。也因此LIGO只能「聽見」黑洞的引力，稍弱點的引力波都被地表的雜訊淹沒了。最理想的地方當然是最大限度的減少引力干擾的地方啦，地球周邊引力最強大的當屬地球和太陽，L1點處，這兩者引力抵消，對引力波天線來說再完美不過了。預計2034年，新一代太空引力波天線——激光干涉空間天線（LISA）就將深入太空，而LISA開路者號衛星於2016年初率先抵達L1點，進行了多項實驗，就是為了測試LISA探測引力波所需的技術。
可以預想，有了太空中的LISA，人類將更加「耳聰目明」，我們一定會觀察到一個更加豐富多彩的宇宙！
好了，第一個拉格朗日點就如此五花八門，下一篇讓我們看看其他拉格朗日點的奇妙之處。
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