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为什么都是行星绕着恒星转? 就没有恒星绕着行星转的吗?

日期:2017-08-24 来源:网友分享 作者:话一全

事实上,准确地说,行星不是绕着恒星转,恒星也不是绕着行星转,而是行星和恒星同时绕着行星与恒星的共同质心转。只不过恒星与行星的质量相差过于悬殊,它们的共同质心一般位于恒星内部(不是位于恒星的几何中心或质心),所以看起来就像是行星绕着恒星转。

以地球和太阳为例,地球质量m为5.965×10^24 kg,太阳质量M为1.9891×10^30 kg,日地的平均距离r为1 AU(149597870700 m)。假设太阳中心到共同质心的距离为x,则可以得到如下的计算式:

m·(r-x)=M·x

化简可得:x=mr/(m+M)

代入具体数值,可以算出x≈450 km,即地球和太阳的共同质心距离太阳中心450公里。相比之下,太阳的半径为69.6万公里,所以这个共同质心位于太阳之内,非常靠近太阳的中心。

如果是木星,则共同质心更加远离太阳中心。除太阳之外,木星是太阳系中质量最大的天体,是其他七大行星总质量的2.5倍,达到了1.90×10^27 kg,大约是太阳质量的千分之一。木星和太阳的平均距离约为5.2 AU。把这些参数代入公式,可以得到x≈742725 km。因此,木星和太阳的共同质心位于太阳之外,距离太阳表面大约4.7万公里。太阳也会绕着这个共同质心做近似圆周运动。

我们整个太阳系也有一个共同质心,它是太阳系中所有物质的质量中心,太阳、地球以及其他所有的行星都是绕着这个质心运动。不过,太阳系的共同质心处于不断的变化之中,它的位置取决于行星在其轨道上的位置——范围从太阳中心到太阳表面之外。

从上述公式中可以看到,两个天体的质量越接近,m/(m+M)的值越接近1/2,即它们的共同质心就越靠近两个天体连线的中点。但恒星的质量往往远大于行星的质量,所以两者的共同质心大都位于恒星的内部,恒星只会出现轻微的摆动,如同行星绕着恒星运动。对于双恒星系统,如果它们的质量相差较小,则它们都会较为明显地绕着共同质心运动。

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