太阳系是以太阳为中心,由八大行星,恒星「太阳是太阳系的中心可太阳系八颗行星中有一颗并非绕着太阳转」

太阳是太阳系的中心天体，这是一个不争的事实。

太阳之所以是太阳系的中心，并不是因为太阳是太阳系中唯一的一颗恒星，也并不是因为太阳的质量有多么的巨大，更不是因为它所散发的光和热，太阳之所以是太阳系的中心，是因为在太阳系之中，以行星为代表的所有天体都在围绕太阳有序运行。

等一等，真的是所有天体都在绕行太阳吗？严格来讲，在太阳系的八颗行星之中，就有一颗并非围绕太阳公转，在揭开它的身份之前，我们先来了解一下太阳系中的其它天体是如何围绕太阳进行公转的。太阳是太阳系的中心，这句话无可置疑，但如果我们说太阳的中心就是太阳系的中心，那么这句话就有待商榷了，因为严格来讲，在太阳系之中并没有任何一个天体是围绕太阳中心运行的。

任何具有质量的物体之间都具有相互的引力作用，这里的重点就是“相互”，当一个物体对另一个物体施加引力作用的同时，这个物体也受到来自另一物体的引力影响。

物体的引力大小与物体的质量是成正比的，所以当有两颗质量相似的天体，它们就会在彼此的引力作用之下相互绕行，而我们就将这样的天体称之为一个“双星系统”。那么如果两个天体的质量悬殊呢？如果两个天体的质量悬殊，就好比太阳与地球，或者地球与月球一般，表面上看起来是小质量天体围绕大质量天体运行，但实际上并非如此，严格上来讲，大质量天体与小质量天体都在围绕着二者的共同质心运行。所谓共同质心，就是两个天体共同质量的质量中心。无论两个天体的质量多么悬殊，这个逻辑都是适用的，哪怕一个是太阳，另一个是西瓜。

在现实之中，地球与月球这个天体系统是我们最为熟悉的，而地月之间同样有一个共同的质心，而且这个质心的位置还在不断变化。

一方面是因为潮汐作用，海水的拉伸抵消了部分月球对地球的引力作用，消耗了能量，所以月球的位置离我们越来越远，另一方面则是因为小型天体对月球的撞击，使得月球略微加速，在两方面原因的共同作用下，地球与月球之间的距离变得越来越远，地月系的质心也因此向地球外侧移动，而月球远离地球的速度大约为每年3.8厘米，所以说地月系的质心从来都不是地球的中心，而且还在不断远离这个中心。

地月系统如此，太阳系中其它行星与太阳的关系也是如此，以太阳和地球为例，太阳对地球施加引力作用的同时，也会受到地球引力的影响，所以地球与太阳也存在着一个共同的质量中心，这个质心同样不会与太阳中心发生重合。

一个天体与太阳的共同质心到底距离太阳的中心多远，这完全取决于这个天体的质量和与太阳的距离。

太阳太大了，也太重了，它占据了太阳系物质总量的99.86%，所以虽然其它天体会对太阳施加引力影响，导致质心与太阳中心发生偏离，但通常不会偏离太远，最起码这个质心也能够保持在太阳之中，所以说太阳系天体围绕太阳运行，这句话是没有问题的，但有一个例外，它就是木星。

木星是太阳系中最大的一颗行星，它的质量比其余七颗行星质量总和的2倍还要大，巨大的质量使得它可以给太阳施加一个足够大的引力作用。

在木星的引力影响之下，太阳和木星之间的质心大幅偏离太阳的中心，这个质心甚至不再呆在太阳之中，而是来到了太阳的边缘之外。

所以木星实际上是围绕着一个位于太阳之外的质心在公转，同时，太阳也在围绕着这个质心转动，而且二者围绕这个质心公转的周期是相同的，都是11.862个地球年。所以我们可以说木星是太阳系之中唯一一个并不是以太阳为中心运行的天体。

太阳系有这么多天体，它们与太阳之间都存在着一个共同的质心，难道不会相互影响吗？当然会相互影响，不过影响是非常微弱的，特别是对木星与太阳之间的质心更是无法构成影响，即使所有天体都站到了木星的对立面也是徒劳，因为木星可是比其余七颗行星质量总和的2倍还要重。如果你要问具体会造成多大的影响？这恐怕没有人能够答得出来。三颗天体在相互的引力作用下运动就是一个无解的“三体问题”了，更何况是如此之多天体的相互作用呢。

八大行星中哪一颗是不围绕太阳旋转的？

教科书告诉我们，太阳系的八大行星围绕着太阳旋转，太阳是太阳系的中心。画成图大致是这样的——

于是乎，当我们想象行星绕着太阳旋转的时候，脑子里总是会出现一个类似于旋转木马的模型，太阳似乎被固定在中心，其他行星绕着太阳的中心旋转。

这种解释方式清晰易懂，适合教学，但实际上它有缺陷。这是因为，太阳系里有一个行星并不围绕着太阳旋转，它实际上在绕着太空中的一个看不见的点旋转。

这个行星就是木星。

木星

@NASA / JPL

是这样的，太阳对行星有引力，行星对太阳也有引力，因此行星绕着太阳旋转时，不动点并不正好是太阳的重心。就比如你和同学互相拉着手转动，不动的那个点既不在你体内，也不在你同学体内，而在你俩之间。

这个不动点，就叫做质心（barycenter），类似于天平的支点。计算质心的位置在哪里是一个典型的二体问题 ，中学生应该算了不少遍了。谁质量更大，质心就更靠近谁；大家质量差不多，质心就居中。

质心

@NASA

就比如在地月系统里，地球和月亮的质心就位于地球半径75%的地方，也就是离地球重心4671千米的地方。

地月系统的质心（黑叉）

@ESA

然而对于太阳系除木星以外的其他行星来说，它们的质量相较于太阳可以忽略不计（如地球的质量只有太阳的0.0003%），因此这个质心总是落在太阳体内，接近太阳的重心。

但是呢，木星的质量是其他所有行星加起来的2倍（木星的质量约是太阳的0.1%），因此木星-太阳的质心距离太阳的重心更遥远，约是太阳半径的1.07倍，大概离太阳表面有4.8万千米，比地球的赤道周长还要长，人类卖出的奶茶首尾连起来不知道能不能够到。

地球和月亮的质心所在位置

@NASA/SDO

换句话说，木星和太阳都围绕着离太阳表面4.8万千米的这个看不见的点旋转。

那么太阳绕着这个质心的转速有多大呢？

因为木星的引力，太阳围绕着质心的旋转速度是13米/秒。作为比较，太阳围绕地球-太阳系统的质心的旋转速度只有9厘米/秒。木星要花11.8年才能绕太阳一周，而太阳绕质心一周的时间也是11.8年。

知道了这个知识点又有什么用？

这非常有用。因为太阳和木星围绕着宇宙中的一个看不见的点旋转，因此在其他地方（其他惯性参考系）看来，太阳会微微抖动。

从不同角度观察到的恒星的抖动

@NASA

其实，所有的二体系统都会发生这种抖动，而这种抖动也是天文学家发现绕着恒星旋转的大质量太阳系外行星的一种方法。

从地球上看，如果远处恒星有类似于木星这样的大质量行星，那么它相对于地球的速度就会有周期性的变化。这种变化，会让恒星发出的光一会儿变蓝，一会儿变红。

比如，因为太阳的抖动，太阳光谱——夫琅和费线（Fraunhofer lines）会周期性地一会儿向红光偏移——红移，一会儿向蓝光偏移——蓝移。

夫琅和费线

其他恒星也是一样，当它们向我们这边抖的时候，它们的夫琅和费线就会蓝移，而当它们抖远的时候，就会红移。这个检测恒星附近行星方法，叫做多普勒抖动（Doppler wobble）。

没有红移或蓝移的光谱（上），红移（中），蓝移（下）

@Caltech

说到转动，还有一个很有意思的现象，这个现象叫做扎尼别科夫效应，是前苏联宇航员弗拉基米尔·扎尼别科夫（Vladimir Dzhanibekov）发现的。

微重力中的扎尼别科夫效应

@NASA

1985年，扎尼别科夫在太空中执行任务时，发现在微重力中旋转的蝶形螺母会周期性地翻转。

微重力中蝶形螺母的扎尼别科夫效应

@engineeringclicks

这个现象把前苏联吓坏了，他们害怕这会引发人类对世界末日的恐慌。你想啊，地球可以看作一个大号的蝶形螺母，而且地球也在围绕着地轴自转。如果扎尼别科夫效应适用于万事万物，那么地球在周期结束后也会180度翻转。到时候地球不就要乱套了？

但是，物理学家们再次拯救了地球。原来，支配扎尼别科夫效应的，是中间轴定理（intermediate axis theorem），而中间轴定理并不适用于地球。

简单来说，如果一个物体（刚体）沿着XYZ轴旋转时，有3个不同的转动惯量（质量乘以质点和转轴的垂直距离的平方），那么就认为它有3个不同的惯量主轴。

T型刚体的3个惯量主轴。红色的那根是中间轴，绕着它旋转产生的转动惯量居中。根据中间轴定理，如果T型刚体绕着它旋转，必定会发生周期性的翻转。

在宇宙中，太阳系哪颗行星不是围绕着太阳转的？

说“地球围绕着太阳转”，这话有问题吗？这种说法可是写在小学教科书上的，在我们还不到十岁的时候就接受了这样的教育，并且当时还学习了太阳系中的几大行星都是围绕着太阳转。如果有人站出来说木星并不是围绕着太阳转动的，你会不会觉得他疯了？事实上，木星真的不是围绕太阳转的。

宇宙中有很多双星系统，两颗星球在万有引力的作用下一起运动。它们运动的时候并不是质量小的天体绕着质量大的天体运动，而是两者围绕着共同的质心一起转动。质心位于两天体的连线上并与两个天体的质量有关，如果两个天体质量相等，质心就位于两天体连线的中点。如果大天体的质量小天体质量的k倍，则质心到小天体的距离是到大天体距离的k倍。

以地球和太阳为例，太阳的质量大约是地球质量的33万倍，这样太阳和地球的共同质心到地心的距离就是到日心距离的33万倍。日地距离大约是1.5亿千米，由此可以计算出太阳和地球的共同质心位置距离日心大约454千米。而太阳的半径大约是69.6万千米，太阳和地球的共同质心几乎就是位于太阳的中心，故你完全可以说地球是围绕着太阳转动的。

而木星就不一样了。木星是太阳系中最大的行星，它上面的大红斑就能装下至少两三个地球。木星的质量达到了太阳质量的1047分之一，这样木星和太阳的共同质心到木星中心的距离就是到太阳中心距离的1047倍。木星到太阳的距离大约是7.78亿千米，由此可以计算出木星和太阳的共同质心到太阳中心的距离大约是74.2万千米，超过了太阳的半径。木星根本没有围绕着太阳转动，而是围绕着太阳和木星连线上距离太阳表面4万多千米处的一个点在转动。