這個(gè)問(wèn)題的答案其實(shí)不是很明確,因?yàn)楣D(zhuǎn)只是一種相對(duì)概念。由于太陽(yáng)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于太陽(yáng)系中的其他天體,太陽(yáng)系99.86%的質(zhì)量集中在太陽(yáng)上,使得太陽(yáng)系天體的運(yùn)動(dòng)都受到太陽(yáng)引力的束縛。正因?yàn)槿绱耍?yáng)在太陽(yáng)系中的位置似乎處在原地不動(dòng),而八大行星繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。然而,太陽(yáng)其實(shí)不是原地不動(dòng)的,而是與行星一起繞著它們的共同質(zhì)心旋轉(zhuǎn)。只是太陽(yáng)的質(zhì)量太大了,這個(gè)共同質(zhì)心比較靠近太陽(yáng)的質(zhì)心,所以太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)幅度很小,而行星的運(yùn)動(dòng)幅度很大。事實(shí)上,由于木星的質(zhì)量較大,木星和太陽(yáng)的共同質(zhì)心其實(shí)是位于太陽(yáng)表面之外,這樣太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)幅度就較為明顯。
我們可以通過(guò)牛頓力學(xué)來(lái)計(jì)算出共同質(zhì)心的位置。假設(shè)太陽(yáng)的質(zhì)量為M,木星的質(zhì)量m,木星和太陽(yáng)的平均距離為d(木星質(zhì)心到太陽(yáng)質(zhì)心的平均距離),太陽(yáng)質(zhì)心到日木共同質(zhì)心的距離為x。由于太陽(yáng)和木星之間的引力提供了它們繞共同質(zhì)心做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,可以列出如下的關(guān)系式:
化簡(jiǎn)得到:x=md/(M+m)
代入具體數(shù)值可以計(jì)算出太陽(yáng)質(zhì)心到日木共同質(zhì)心的距離為74.3萬(wàn)千米,而太陽(yáng)的半徑為69.6萬(wàn)千米,所以日木共同質(zhì)心位于太陽(yáng)表面之外,與太陽(yáng)表面相距4.7萬(wàn)千米。太陽(yáng)和木星的運(yùn)動(dòng)示意圖如下:
另一方面,恒星的質(zhì)量下限為太陽(yáng)的7.5%,相當(dāng)于木星質(zhì)量的78.5倍。行星的質(zhì)量上限大約為13個(gè)木星質(zhì)量,再往上就是褐矮星。因此,即便是質(zhì)量最小恒星與最大行星的組合,兩個(gè)天體的共同質(zhì)心還是更偏向于恒星,但它們看起來(lái)更像是一個(gè)雙星系統(tǒng),其運(yùn)動(dòng)示意圖如下:
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