月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉,太陽和更大的天體結構怎麼轉?

2021-01-15 時空通訊

有人問:月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉,太陽又是圍著誰轉?其實從月亮到地球再到太陽,它們並不是圍繞著某個天體在轉,而是圍繞著共同的質量中心旋轉,知道了這一點,就知道更大天體結構旋轉的秘密了。

所有的天體都是在萬有引力作用下運動。

所謂月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉,都是由於月亮、地球、太陽之間的引力作用而形成的運動狀態。事實上,引力是相互的,牛頓萬有引力定律和愛因斯坦的引力場方程都告訴我們,引力大小是由於物體質量和它們之間的距離決定的,質量越大的物體,引力越大,相互之間距離越遠引力呈距離平方衰減。

萬有引力定律公式為:F=GMm/r^2;愛因斯坦引力場方程表達為: R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv  (Rμν-(1/2)gμνR=8GπTμν/(c*c*c*c) -gμν)。這兩個公式看起來風馬牛不相及,但表達的都是一回事,就是引力場的規律。

愛因斯坦理論與牛頓理論的適用問題。

人們把牛頓的萬有引力定律定義為經典力學理論,這個理論是構建在絕對時空觀基礎上的。但事實是我們的世界是運動著的,時空在質量和運動中會發生變化,因此時空是相對的。愛因斯坦場論從根本上解決了引力場與不同時空的變化問題,修正了牛頓經典力學的一些誤差,讓人們對世界的認識更加精準,是在牛頓萬有引力理論之上更高一個層次的理論,由此大大推動了人類文明的進步。

愛因斯坦狹義相對論和廣義相對論,是建立在光速極限和光速恆定基礎上的,認為物體運動會導致時空膨脹,物體質量會扭曲時空,同樣發生時空膨脹,因此在不同運動系和不同重力中,時空是不一樣的,因此時空是相對的。

但這種變化在高速狀態或大重力場狀態才有意義,才會更明顯。在低速和小重力下,變化是極其微小的,很難被覺察。而在我們世界,很多時候都是在極端低速狀態下的觀測,牛頓的經典理論導致的誤差可以忽略不計,這樣萬有引力定律就還一直發揮著巨大作用。

今天我們不展開討論兩位偉人的理論問題,我們要回答的太陽圍繞著什麼轉,都是在低速狀態下進行的,因此可以適用牛頓理論來解釋。

月球實際上是圍繞著地月公共質量中心旋轉。

根據牛頓萬有引力理論,月亮並不是真正的圍繞著地球轉,而是地球和月球都圍繞著雙方公共質量中心轉。只不過由於地球質量比月球大81倍,因此引力比月球大多了,這樣,它們之間的引力中心就絕對偏向了地球這邊,只是不是在地球的核心處,而是在地球核心與月球核心連線,距地球核心4671km的地方。地球和月球都是圍繞著這一質量中心公轉,公轉周期為27.32地球日。

但由於這個質心在地球表面內部,且月球已經被地球潮汐鎖定,而地球並沒有被鎖定,有較快的自轉,因此地球的地月相互公轉就很難看出來,看起來就是月球每27.23天會圍繞著地球轉一圈。如果用精密儀器測量,地球圍繞著地月質心公轉也是能夠測出來的。

且地球也受到月球引潮力影響,每年自轉會表慢15微秒,表現出被潮汐鎖定的趨勢,但這個時間會很長,長到太陽系毀滅,地球自轉一年也只會慢21個小時。這個就不展開來扯了,總之就是引力導致的公轉都是相互的。

地球圍繞著太陽公轉實際也是繞著雙方公共質心轉。

地球有多大?與太陽相比,完全不在一個數量級。地球質量只有太陽的33萬分之一,這樣地球引力比太陽引力就小多了,太陽與地球相互引力的質心也在太陽內部,而且距離太陽核心很近,只有450千米,比起69.6萬千米的太陽半徑,這點距離幾乎可以忽略不計,因此看起來地球就完全是圍繞著太陽公轉。

但作為太陽系的質心就不一樣的。太陽總質量佔據整個太陽系的99.86%,八大行星等其他天體佔0.14%,雖然依然很小,但比地球質量只有太陽的0.0003%大多了,這樣除太陽外太陽系所有天體引力的拉力,就可以把太陽系共有質心拉離太陽本體了,而木星一顆行星就佔有太陽質量的0.1%,是所有行星質量加起來的2.5倍,這樣太陽系的公轉質心就基本不在太陽內部了。

經測算,當所有的行星都運行到太陽一邊連成一線時,太陽系的質心就在這根連線距太陽核心的1%天文單位處,也就是距太陽核心約150萬千米。太陽半徑為69.6萬千米,這樣太陽系核心就在距離太陽表面約80萬千米處了。

由此說來地球圍繞著太陽轉,實際上也是太陽和地球圍繞著一個共同質心在轉,而整個太陽系也是太陽和所有行星、矮行星、衛星等各種天體,圍繞著一個共同質心在轉,而且這個質心也是經常變化的,要精準描述這種運動是十分複雜的。

那麼太陽又是圍繞著什麼轉呢?

太陽是銀河系裡的一份子,銀河系質量約2100億個太陽質量,直徑約20萬光年,擁有恆星約4000億顆,太陽只是其中一顆黃矮星,質量為1.9891*10^30kg。黃矮星就是指發出的光譜主要為G型,質量以太陽為準,一般在太陽質量0.8~1.4倍之間的恆星。

黃矮星在所有恆星中並不算大,只是一種中等偏小的恆星。但從銀河系的質量和恆星數量之比,我們可以看出,恆星平均質量只有太陽的一半左右。這樣我們就可以得出,比太陽小的恆星佔絕大多數,觀測發現證明事實就是如此。

在銀河系並推廣到整個宇宙,比太陽質量小的恆星在80%以上,人們一般把小於太陽質量0.8倍,大於太陽質量0.08倍以上的恆星稱為紅矮星,這種恆星壽命特長,最小的紅矮星壽命可達到1萬億年以上。

太陽位置在距離銀心約2.6萬光年的地方,坐落在銀河系這個漩渦星系的一條獵戶支臂上,和所有恆星一道,圍繞著銀心旋轉。銀心是銀河系巨大的引力核心,中心是一個約太陽質量430萬倍的黑洞。太陽帶著太陽系八大行星以及拉七雜八的其他天體一起,以每秒約250km的速度,圍繞著銀心公轉,轉一圈約需2.5億年。

恆星既有圍繞著銀心公轉的大趨勢,也有各自運動的小趨勢。

雖然銀河系所有恆星都圍繞著銀心公轉,但由於恆星周邊各種複雜引力因素,嚴格說起來,恆星之間並不是均衡同步的圍繞銀心運動,這樣每顆恆星都會有自己的運行軌跡,恆星之間的距離就會有變動。但由於恆星之間距離太遠,如距離太陽系最近的恆星也有4.22光年,這樣恆星運動軌跡即便每秒上百甚至幾百千米,但與恆星之間距離相比,也是極其微小的。

因此在我們肉眼看來,恆星數千年都沒有什麼變化,如北鬥七星從古到今都是那種形狀。但時間久遠就會發生變化,過了10萬年,北鬥七星就不再是這種排列,形狀會發生較大變化。而人類迄今才有幾千年歷史記載,看到的恆星之間好像沒什麼變化,所以才叫「恆星」。

銀河系在本星系群運動的質心在哪裡?

在宇宙中,所有天體都是在引力作用下運動,而且天體結構也是層層像俄羅斯套娃,越來越大,且都是圍繞著引力中心運動的。如銀河系的上級天體結構是本星系群,覆蓋著約1000光年的天區。這個群包括了仙女座星系和銀河系在內的50餘個星系,而仙女座星系是老大,銀河系是老二,其餘的星系都相對較小,大多數屬於矮星系。

因此在本星系群裡,引力中心在仙女座星系和銀河系之間,其他的一些小星系都圍繞著這兩個大星系運動,成為衛星星系。整體趨勢是仙女座星系與銀河系在引力作用下正在以每秒數百千米速度靠近,預計在30~40億年後,兩個星系會碰撞融合成一個較大的橢圓星系,一些小矮星系或許早就被老大老二吃掉了。

宇宙中更大的天體結構都在運動。

而本星系群則是本超星系團中的小小一員,本超星系團包含上百個星系團(群),覆蓋了約1億光年的天區。本超星系團裡面的星系團很多都比本超星系群大多了,如核心的室女座星系團就有星系2500多個,是本星系群的50餘倍。我們銀河系以及本星系群,就圍繞著這個巨大本超星系團引力中心旋轉,轉一圈約需1670億年。

而本超星系團之上還有結構更大的拉尼亞凱亞超星系團,再上去還有雙魚鯨魚超星系團、史隆長城結構、海格力斯-科羅拉·伯裡阿斯長城等等,這些巨大結構組成了半徑465億光年的可觀測宇宙,還有更為巨大無法估計的不可觀測宇宙,所有的宇宙天體,都在巨大的引力作用中運動。

除了四種基本力,暗物質和暗能量才是宇宙運動的主導。

現代天體物理學研究認為,主導著宇宙運動的除了萬有引力,還有強力、弱力、電磁力,而在宇宙運動中起主導決定作用的是暗物質和暗能量,這兩部分不可見質能佔據宇宙總質能的95%以上。暗物質主導加強著宇宙結構的形成,表現出比引力大很多的天體系統聚合力,維繫著天體結構不被離散;而暗能量卻是宇宙膨脹的推手,加速著宇宙膨脹。

這兩種質能的較量,主導著宇宙未來的走向。宇宙的壽命和生死結局如何,取決於這兩種力量的博弈和結果。這是另外一個話題,有興趣者可以查閱時空通訊過去發表過的相關文章。謝謝閱讀,歡迎討論。

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  • 月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉,太陽又是圍著誰轉?
    我們平時看到最多的就是太陽系啦,因此大家都知道月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉。這裡補充說一下,嚴格的講,地球並不是圍著太陽轉,而是圍著太陽的質量中心旋轉。因為太陽太大了,所以我們看起來是圍著太陽轉的。其實太陽的質量中心是有少量偏移的。
  • 月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉,那太陽圍著誰轉呢?
    隨著人類的不斷發展人們所掌握的科技知識也在不斷的進步和發展,在這個過程中人們想盡辦法想要了解地球以外的世界到底是什麼樣子的,於是浩瀚的宇宙就成了科學家門的目的,人們希望可以通過自己的科技知識揭示宇宙的秘密。大家都知道在偌大的宇宙之中距離我們最近的就應該是月亮了,而且每當我們看到月亮的時候總是可以喚起人們心中的好奇,以至於很多的歷史深化傳說都是依賴著月亮而開展的。
  • 地球圍著太陽轉,太陽圍著銀河系轉,銀河系在圍著什麼轉?宇宙呢
    而我們所看到的宇宙天體,基本都處於引力控制之下作著自轉和公轉式的運動,完全可以說根本沒有絕對靜止的天體。在具有公轉模式運行的天體系統中,通常都是質量較小的天體在圍繞著質量較大的天體運行。我們都知道月亮在圍著地球轉,地球在圍著太陽轉,由於月亮比地球質量小得多,而地球又比太陽的質量小得多。
  • 月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉,太陽圍著誰轉?銀河系繞什麼轉
    眾所周知,月球是地球的衛星,日夜不停地圍繞地球運動,幾乎大約27天就可以繞地球轉一圈。而我們的地球是太陽系中八大行星之一,也在太陽的帶領下,跟著太陽做螺旋式前進的運動。對於太陽系中的各個行星而言,即使是算上所有的八大行星和小行星,太陽集中了整個太陽系99.8%的質量,以至於太陽和各行星的共同質心甚至在太陽內部,太陽對其的繞轉可以忽略不計,這時候我們說「地球繞著太陽轉」。地月之間也是一樣的道理。
  • 月亮圍著地球轉,地球圍著太陽旋轉,那麼太陽又是以誰為中心呢?
    在我們上初中和高中的時候,物理書上會講到一些關於天體的運動,不過這些講解是很片面的,不能帶領我們深入了解天體是怎樣運動,圍繞著哪個星球運動的,這些問題還需要我們自己去探索。但是我們應該知道一些常識,地球只是整個天體中一顆很小的行星,而這八大行星是圍著太陽旋轉的,具體一點說是邊圍著太陽公轉,行星本身還會進行自轉。但是最近卻有科學研究發現了一個新的現象,他們說行星並不是圍繞著太陽旋轉,而是在地心引力的作用下才進行螺旋式旋轉的。這樣的情況和月亮圍繞著地球轉是不一樣的。
  • 文明的起源:22.太陽圍著地球轉還是地球圍著太陽轉
    迎著陽光,在現代文明精緻的面龐和魁梧的身軀後面,有一條長長的影子,從那裡,可以看到歲月、歷史和長路。文明的起源:22.太陽圍著地球轉嗎?還是地球圍著太陽轉?文藝復興開啟了人們的心智,當人們都用探索和思想進行反抗的時候,神學的各種說教開始變得蒼白無力,因為用以支撐神權的思想越來越顯得捉襟見肘。來自波蘭的哥白尼在他40歲時(1514年)提出了日心說:太陽是宇宙的中心,他的理論是在著作《天體運行論》中體現的,我們可以說,這是西方天文學的偉大開始。
  • 月亮繞地球一月轉一圈,地球繞太陽一年轉一圈,太陽繞銀河系呢
    宇宙中的很多天體間都有主屬關係,月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉,太陽又在圍繞著銀心(銀河系中心區域)轉,我們知道月亮圍繞地球轉一圈是一個月,地球圍著太陽轉一圈是一年,那麼太陽圍著銀心轉一圈需要多長時間呢?
  • 地球繞著太陽轉,太陽繞著銀河轉,銀河系繞著什麼轉?
    因為宇宙中的星體質量大小不一,質量較小的星體會圍繞周圍質量較大的星體旋轉,宇宙中的一切始終在運動和發展之中。或許有人會好奇,為什麼質量越大的天體,越會有其他天體圍著轉,這其實是因為天體的質量越大,它對於宇宙空間的扭曲就會越大,進而形成了引力場,周圍的小天體都會受到這個引力場的影響,而圍繞中心天體公轉。
  • 原來地球不是圍著太陽轉,哥白尼的「日心說」是錯的
    儘管後來隨著天文學的發展,人們發現「日心說」錯誤不少(像太陽是太陽系的中心而非宇宙的中心、地球不是引力的中心、地球和其他行星不是做圓周運動而是橢圓運動等),但500多年來關於地球是圍著太陽公轉的這一觀點已經深入人心。
  • 地球圍繞太陽轉,月亮圍繞地球轉,那麼有沒有天體能圍繞月亮轉啦
    可以,理論上說,月亮可以有自己的月亮。在每一個天體的周圍,都有一個定義明確的區域,叫做希爾球,在這個區域內,該天體的引力支配著一個體積更大、質量更大、但距離更遠的天體的引力。圖解:二體因重力互相繞行的等效位能的等位能圖,希爾球是分別環繞著這兩個大質量天體的圓型區域。
  • 月亮繞著地球轉,地球繞著太陽轉,那麼太陽繞著什麼轉?
    月亮繞著地球轉,地球繞著太陽轉,那麼太陽繞著什麼轉?很多證據顯示,在銀河系的中心,有一個被2000~4000億顆恆星包圍著的超大質量黑洞,其質量是太陽的數百萬倍,太陽在其引力作用下圍繞其運動。
  • 地球圍著太陽轉,傾斜的地軸為什麼不能垂直?令人不可思議
    自轉軸和公轉平面不垂直的現象,幾乎所有天體都是這樣的,因為在角動量守恆的前提下,沒有任何力量會讓天體的自轉軸和公轉平面趨向於垂直。
  • 為什麼「地球繞著太陽轉,月球繞著地球轉」?——多虧了希爾球!
    在每一個天體周圍,都有一個定義明確的區域叫做希爾球。在這個區域內,中心天體對區域內天體的引力相比於一個更大更重更遠的天體對區域內的天體的引力佔據主導月亮繞著地球轉,地球繞著太陽轉。 大多數人都知道這個,但是估計很多人都不知道,太陽也在圍繞著一些東西旋轉。事實上,不只是太陽,我們的太陽系也在圍繞著銀河系的中心旋轉。
  • 地球圍著太陽公轉,太陽圍著銀河系旋轉,那銀河系圍著什麼旋轉?
    每年我們都會經歷春夏秋冬四個季節,之所以出現這種變化是因為我們的地球圍繞著太陽公轉,太陽是太陽系中最龐大的天體,它的質量佔據太陽系總質量的99.8%,巨大的質量讓太陽產生了強大的引力,從而不斷吸引附近的行星圍繞它旋轉,最終形成了如今的太陽系,可以說太陽是地球的母星,地球無時無刻都在圍繞著太陽進行公轉
  • 地球圍繞太陽轉,太陽繞著誰在轉?科學家:超級黑洞!
    眾所周知,在宇宙中,所有的天體都會圍繞著某個質量中心旋轉,像我們所熟知的月亮一樣,環繞地球運動,而地球一直在圍繞太陽作自轉和公轉。那你知道,我們的太陽一直在圍繞什麼轉的嗎?科學家表示,兩個天體的旋轉會有一個質心,由於地球的質量遠大於月球,所以他們的質心就在地球之內,靠近地心。所以我們才會認為月球繞著地球轉到太陽系,雖然只有一顆恆心,但他自己就佔了太陽系的99.8%,所以它和地球的質心在太陽之內。我們也就認為地球繞太陽轉。
  • 地球繞著太陽轉,太陽繞著銀河系轉,那銀河系又圍繞著什麼轉呢?
    地球繞著太陽轉,太陽繞著銀河系轉,那銀河系又圍繞著什麼轉呢?地球的自轉讓我們有了晝夜之分,萬物有了休息的時間啊,月亮圍繞地球轉,引起潮起潮落,地球繞著太陽轉,有了分明的四季,那太陽繞著銀河旋轉,轉一圈需要多久的時間?這又會給地球帶來些什麼樣的變化呢?而銀河又繞著什麼在轉呢?
  • 月亮繞著地球轉,地球圍繞太陽轉,那麼太陽圍繞什麼轉?
    (加微信:yzts111111,拉你進微信群,一起探索宇宙奧秘)我們的太陽系位於銀河系之中,銀河系由包括太陽在內的數十億恆星組成黑洞無法觀測,我們所能做的就是尋找黑洞的蛛絲馬跡。它們能看起來就像繞著隱形太陽高速旋轉的微小行星,但是他們並非行星而是恆星。一定有非同尋常的引力牽引著這些巨星,沿著如此靠近中心的軌道高速轉動。宇宙中只有一種物體具有如此大的牽引力,那就是超大質量黑洞。這些恆星證明,在銀河系的中心存在一個質量為太陽400萬倍的黑洞。這是一個重大的發現,銀河系中的萬物包括我們的太陽,都在圍繞著一個超大質量黑洞運行,但是黑洞並非只存在於銀河系中。
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  • 地球圍繞著太陽轉,那麼太陽繞著什麼轉?長知識了
    大多數人都知道天體分為恆星、衛星、行星,其中太陽就是太陽系中唯一的恆星了,而其它行星是圍繞著太陽公轉的,那麼太陽是靜止的嗎?當然不是啦,太陽自己也是在轉的。只不過太陽是圍著什麼轉的呢?大家都知道衛星圍繞著行星公轉,行星又是圍繞著恆星公轉的,那麼恆星是圍繞著什麼天體公轉呢?