《流浪地球》中的木星到底有多牛?它甚至不繞著太陽中心轉!

當我們描繪太陽系時,我們常把太陽,主導一切的恆星作為所有事物圍繞的中心,平穩且不可撼動,行星在各自的軌道上圍繞太陽公轉。這樣的描繪讓事情變得容易理解,但是準確來講它不準確。以太陽系中最大的行星木星為例,它並不是圍繞太陽的中心轉動,而是繞著質心—在木星與太陽之間廣袤空間中的一個點旋轉。這是因為不僅太陽的引力作用於木星,木星如此的龐大,以至於它的引力也在影響太陽的運動。


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太陽的質量是木星的1000多倍,這兩個天體對彼此之間的引力與它們的距離和質量成比例,因此木星對太陽的引力大小大約是太陽對木星引力大小的1000分之1。木星的公轉週期是11.8個地球年,太陽以同樣的時間圍繞這個質心運行一週。


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太陽-木星質心的位置距離太陽中心1.07個太陽半徑,即距離太陽表面距離為太陽半徑的7%。太陽也在繞這個點運行,如果你從行星運行軌道平面的上方觀察,你會發現,太陽在銀河系中運動的同時也會發生輕微的搖擺,正如這個令人睏意濃濃的美國國家航空航天局動畫所示。


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這可不僅僅是茶餘飯後能拿來使人驚歎的事實,當然了,畢竟不是所有人都喜歡開頭就是“嚴格來講”這樣的話。這個知識最大的應用就是讓“行星獵人”(系外行星搜尋科學家)們通過觀察其他恆星的相似搖擺,來推測其他龐然大物的存在。

更專業點,值得一提的是其他行星也不是圍繞著太陽的幾何中心運轉的,只不過它們對太陽的影響微乎其微,可以近似是完全繞太陽中心運行。它們(包括地球)與太陽的質心深埋於太陽灼熱的等離子體汪洋之下。


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為何會這樣呢?其中一個原因就是木星的龐大。假設將所有行星堆在一起,疊加起來形成一坨規模巨大的行星堆,然後加倍,即便如此龐大的木星也會令其相形見絀。


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別灰心啊,又不是學的所有東西都是錯的!學習質心與軌道的知識告訴我們,萬物都相互聯繫,相互影響。雖然效應時大時小,但是終究可以被測出來。我們的太陽系不是圈套圈,而是翻騰的數學之雲,隨著每個元素在它們的軌道中穿行而悸動。我們生活在這樣一個恆星系中,一大群奇特的球體被維繫在一起,在太空中共同劃出一條壯麗的軌道。


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藝術家筆下的太陽系

ANTAR DAYAL/GETTY IMAGES

相關知識

質心為多質點系統的質量中心。若對該點施力,系統會沿著力的方向運動、不會旋轉。質點位置對質量加權取平均值,可得質心位置。以質心的概念計算力學通常比較簡單。也指兩個或多個物體互繞物體的質量中心。

木星是太陽系從太陽向外的第五顆行星,並且是最大的行星。古代的天文學家就已經知道這顆行星 ,羅馬人以他們的神稱這顆行星為朱庇特。古代中國則稱木星為歲星,取其繞行天球一週為12年,與地支相同之故。到西漢時期,《史記‧天官書》作者天文學家司馬遷從實際觀測發現歲星呈青色,與“五行”學說聯繫在一起,正式把它命名為木星。

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