没想到吧，太阳系的这个行星根本不绕太阳转
参考美国航天局等
汇编七王子
教科书告诉我们太阳系的八大行星围绕太阳旋转，太阳是太阳系的中心。这幅画大致是这样的-
结果，当我们想象行星围绕太阳旋转时，一个类似旋转木马的模型总是出现在我们的脑海中。太阳似乎固定在中心，而其他行星围绕着太阳的中心旋转。
这种解释方式清晰易懂，适合教学，但实际上存在一些缺陷。这是因为太阳系中有一颗行星不围绕太阳旋转。它实际上围绕着空间中一个看不见的点旋转。
这颗行星是木星。
木星
@美国航天局/ JPL
嗯，太阳在行星上有重力，行星也在太阳上有重力，所以当行星绕着太阳旋转时，固定点并不是太阳的重心。例如，你和你的同学手拉着手，不动点不在你或你的同学身上，而在你们之间。
这个固定点叫做重心，类似于天平的支点。计算质心位置是一个典型的二元问题。中学生应该已经计算过很多次了。质心离质量较大的人更近。每个人都有相同的质量，质量的中心是中心。
图心
@美国航天局
例如，在地球-月球系统中，地球和月球的质量中心是地球半径的75%，即距离地球质量中心4671公里。
地月系统的质心(黑叉)
@ESA
然而，对于太阳系中除木星以外的其他行星来说，它们的质量与太阳相比微不足道(例如，地球的质量只有太阳的0.0003%)，所以这个质量中心总是落在太阳上，接近太阳的重心。
然而，木星的质量是所有其他行星总和的两倍(木星的质量约为太阳的0.1%)，因此木星-太阳的质量中心离太阳的重心更远，约为太阳半径的1.07倍，距太阳表面约48000公里，比地球的赤道周长长，我们不知道人类出售的奶茶是否能首尾相连。
地球和月球的质心在哪里
@美国航天局/空间数据组织
换句话说，木星和太阳都围绕这个离太阳表面48000公里的看不见的点旋转。
那么太阳围绕这个质心旋转的速度有多快？
由于木星的引力，太阳围绕质心的旋转速度是每秒13米。作为比较，太阳绕地-日系统质心的旋转速度只有9厘米/秒。木星绕太阳旋转11.8年，太阳绕质心旋转11.8年。
知道这些知识有什么用？
这非常有用。因为太阳和木星围绕着宇宙中一个看不见的点旋转，所以太阳在其他地方(其他惯性参考系统)似乎会轻微颤动。
从不同角度观察恒星的抖动
@美国航天局
事实上，这种抖动发生在所有的双星系统中，这种抖动也是天文学家发现围绕恒星运行的巨大太阳系外行星的一种方式。
从地球上看，如果遥远的恒星有像木星这样的大质量行星，它相对于地球的速度会周期性变化。这种变化会使恒星发出的光变成蓝色和红色。
例如，由于太阳的摇动，太阳的光谱——弗劳恩霍夫线——周期性地从红色变为红色，从蓝色变为蓝色。
太阳光谱线
其他恒星也是如此。当它们向我们摇晃时，它们的夫琅和费线会变成蓝色，而当它们摇晃时，它们会变成红色。这种探测恒星附近行星的方法被称为多普勒摆动。
没有红移或蓝移(上)、红移(中)、蓝移(下)的光谱
@加州理工学院
谈到自转，还有一个有趣的现象叫做扎尼·贝科夫效应，它是由前苏联宇航员弗拉基米尔·季哈尼贝科夫发现的。
微重力下的扎尼·贝科夫效应
@美国航天局
1985年，当在太空执行任务时，Zany Bekov发现在微重力下旋转的蝶形螺母会周期性地翻转。
微重力下蝶形螺母的扎尼·贝科夫效应
@ engineeringclicks单击
这一现象吓坏了前苏联。他们担心这会引起人类对世界末日的恐慌。你认为，地球可以被视为一个巨大的蝶形螺母，地球也绕着它的轴旋转。如果Zani Bekov效应适用于一切，那么地球将在周期结束后转180度。那么地球不会被迷惑吗？
然而，物理学家再次拯救了地球。最初，支配扎尼·别科夫效应的是中间轴定理，而中间轴定理不适用于地球。
简而言之，如果一个物体(刚体)在沿XYZ轴旋转时有三个不同的惯性矩(质量乘以粒子和旋转轴之间垂直距离的平方)，那么它被认为有三个不同的惯性主轴。
t形刚体的三个惯性主轴红色的是中轴线，围绕它旋转产生的惯性矩居中。根据中轴定理，如果T形刚体绕着它旋转，它肯定会周期性地翻转。
@兰迪·多布森
中轴定理指出，一个物体只有沿着产生最大转动惯量的惯性主轴或沿着产生最小转动惯量的惯性主轴转动时，才是相对稳定的。当它沿着惯性的中间主轴旋转时，它将不可避免地周期性翻转。
这就是为什么当你把乒乓球拍绕着下面的轴扔的时候，它肯定会翻过来。因为这个轴是乒乓球拍的中轴，绕它旋转产生的转动惯量既不是最大的也不是最小的，非常不稳定。
但如果你像这样扔，你不会-
2
这不会丢失-
@kettering大学
事实上，中轴线定理也解释了跳水和体操运动员在空中转身时的手部动作。
西蒙·比尔斯在2019年全国体操比赛中的重力忽视
为了做一个扭转筋斗，运动员必须使他们的身体不对称，并沿中轴线旋转。所以你可以看到它们会突然采取一只手向上一只手向下的超人姿态。
空翻+转体动作需要在中轴上旋转，所以身体应该是不对称的。
@工业和应用数学学会
但是如果你不在空中翻筋斗，那么你必须确保你在惯性的最大或最小主轴上旋转，所以运动员必须保持身体对称，爪子对齐。
只做多个筋斗，不要旋转，你需要身体在最大或最小惯性的主轴上旋转。
@工业和应用数学学会
另一方面，完美的同质真空球形鸡无论如何旋转都有相同的惯性矩。没有中间轴，它就不能产生Zany Bekov效应。
地球是相似的。虽然地球不是一个完美的球体，但它在赤道附近更凸，所以它实际上是一个类似球体的球体，只有两个不同的惯性主轴，而且没有中间轴，所以它不适用于中间轴定理。
地球只有两条不同的惯性主轴。
@哥伦比亚大学
此外，地球已经沿着惯性主轴旋转，这产生了更大的惯性矩，所以地球的旋转相对稳定，不会周期性地转动。害怕地球会突然使用托马斯的旋转街舞风格的学生可以放心地洗马路。
顺便说一句，猫总是能用四只脚着地的法律在太空中是无效的。如果格斗比赛看到猫在微重力状态下转动，它可能会更加怀疑生命。让我们来看看美国联邦航空管理局所做的(欺诈)(经济)(费用)研究