相信在绝大多数人的印象中,月球绕着地球转、地球绕着太阳转、太阳是太阳系的中心……听起来似乎没有问题,但这个说法并不完全正确。发表于《天文物理期刊》的一项研究表明,虽然是太阳创造了太阳系,但太阳系里的所有天体都在绕着一个看不见的点在转,包括太阳也是。
感觉是不是有点懵?地球不绕太阳转,那绕什么转?太阳系的质心!
在天体物理学上,有个概念叫质心(barycenter)。质心不同于重心,质心是指两个或多个天体在引力作用下相互绕转,其转动的“中心点”就是质量中心(相当于天平的支点)。如果是两个天体中有一个比另一个大很多,质心通常会位于质量较大的天体内部,所以质量较小的天体会在轨道上绕着两者的共同质心运行,而较大的天体则会出现轻微摆动。需要注意的是,两个天体质量差距太大的话,质心不一定是在大质量天体的中心。换句话说,环绕天体的质量越大、距离越远,质心就会离中心天体越远。
打个比方:我们常说的月球绕着地球公转,其实在地月系统中,是月球和地球都在绕着地月系统的质心在转。由于地球和月球的质量差太多,因此地月系统的质心事实上是位于地球内部距离地心约4671公里处,大概是地心到地表距离的75%(地球半径约6380公里)。
同样,我们太阳系中的质心也不在太阳中心。来自美国范德堡大学团队的一项研究显示,太阳系的质心位于太阳表面外侧,约比太阳表面高 330英尺(100米)。这个点也被科学家称为是“太阳系中绝对静止的位置”,包括太阳在内的太阳系所有天体都是绕着这个点在运行。因为其他行星质量太小(忽略不计),可以直接看成太阳跟木星的质心为整个太阳系的质心。
不过太阳有时会离质心时近时远,主要的原因是因为木星的拉扯。虽然太阳占太阳系总质量的99.8%,但剩下的0.2%几乎都是木星质量。由于木星质量为太阳的千分之一,因此质心与木星的距离,为与太阳距离的约一千倍,质心位于太阳表面之外。当木星与太阳以约 12 年互绕一圈,太阳绕着质心运动了约150万公里。当然,改变太阳运动的不只有木星,还有其他行星的影响,但以木星造成的效应最显著。不过也有一个特殊情况,那就是冥王星,因为冥王星的质心总是在外面。
当然,我们普通人也没必要较真。因为理论上的质心默认是天体在进行圆周运动的基础上,但事实上,太阳系八大行星的轨道都不是圆形,而是椭圆形。而科学家需要了解太阳系精确的质心位置,是为了检测非常微小的低频引力波,找出隐藏的行星和找到大质量黑洞,以及对宇宙中所有不同种类的黑洞有了更全面的了解。因此对于太阳系所有天体绕着一个看不见的点在转,我们只当是知道有这么一个奇怪的知识就好了。
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和光万物

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