著者：黄姤

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太阳系是如何运行的？

这个问题相信现在很多读者都能够很清楚地回答了，在我们所游历的各大天文博物馆或天文馆以及相关的科普图片上，都会看到—— 「太阳系运行仪」。上面有太阳系的大家族，中心是炽热的太阳，周围围绕着金、木、水、火、土、天王、海王和地球，所有的行星排列在上面绕着太阳旋转，而它们旋转的焦点就是太阳本身，这幅图景根深蒂固。然而，「太阳系运行仪」上面的天体运行轨迹是有一点错误的，至少对这8大行星当中的一个是不太准确的，这个行星就是——「木星」。

图解：太阳系恒星系统运行图

根深蒂固的错误

木星有什么特别的？没什么特别的，就是它太大、太重了。

木星与太阳两颗星体如果单独拿出来，当它们旋转的时候很难是一颗围绕着另一颗旋转，因为跟牛顿运动定律显示：两颗星体的作用力一定是相互关系，当A星向B星施加引力的同时，它一定也受到B星给它的吸引力。所以严格地说，A、B两颗星应该围绕着它们共同质量的质量中心一起旋转，无论A、B两颗星的质量有多么的悬殊。

图解：万有引力公式

在很多情况下，中间的恒星比为之旋转的小行星的重量和体积要大出许多倍，以至于从数学上来看，这两颗星体形成的重心几乎和那个最重的恒星的中心是重合的，相差微乎其微，这个时候就可以近似地认为，外边的那颗小行星在绕着中央巨大的恒星旋转，而这个造成的误差并不算很显眼。但是，当外面的行星的质量和中央旋转的恒星相比，相差不是那样悬殊的时候，此时此刻它们二者的中心就不再和恒星的中心重合了，拉开的距离就显得不可忽略了，这个情形就适用于木星。

图解：木星结构示意图

木星的质量大约是太阳质量的1‰，1000倍已经是很悬殊的了，但是这个差异已经造成了一个惊人的事实，就是——「日木二星系统」的重心已经超出了太阳本身的球体半径。根据计算表明质量巨大的木星，硬是把木星与太阳这二星系统的总中心拉开到了距离太阳理论中心位置的1.07倍处，也就是说这个二体旋转中心已经落在了太阳半径之外7%的远处，所以它已经不能够被太阳所包含在内了，这是一个值得注意的事实，这种情况下如果你还坚持认为木星是在围绕着太阳这个理论中心旋转的话，差异就稍微大了一些。

图解：由于木星的质量太大旋转时会拉动太阳

假如我们可以从「日木二星系统」的正上方向下观看，可以看到旋转的截面上面，木星在最外围旋转，而太阳似乎在围绕着一个它半径之外的小点做微幅的震动，这就是它们两者共同旋转的中心。

图解：木星与太阳轨迹移动图

根据「日木二星系统」的质量不难推算出，它们二者围绕这个公共中心旋转的总周期是11.8年，这就是我们平常所说的木星的公转周期，其实严格的讲，这也是太阳围绕着「日木二星系统」中心体系的公转周期，每隔11.8年太阳也将围绕着在自己这个半径之外7%位置处的小点旋转一周。

图解：太阳与木星轨迹运行图

除了木星会对「日木二星系统」的位置产生差异，其他7颗行星会对「日木二星系统」产生差异吗？

木星与太阳这个「日木二星系统」旋转体系，如果它们的旋转中心没有严格地落在太阳的球心的话，那么还有其他的7颗行星呢？按照这样的推理，所有的旋转中心都没有落在太阳的中心，每一个都会带来一些扰动，既然如此，在这些扰动之下又怎么能够保证木星与太阳刚好围绕的是它们二者计算出来的那个中心旋转呢？难道它们不会被其他的行星拉偏吗？

严格来说，的确是会被拉偏的，但是由于木星的质量太大了，假如把其他另外的7颗行星全部放在和木星对应的太阳的另外一边，并且把它们的质量全部增加一倍，即使如此，它们7个加总起来的影响力仍然赶不上木星。所以木星与太阳之间的中心位置受到的影响真的是微乎其微。

图解：体积对比图

从技术上严格的来说，如果你真的想计算出一条完美的8大行星环绕太阳时，太阳和其他行星互动的中心以及运动的精确轨迹的话，我只能说这个问题几乎无法求解，在数学上三个星体互相绕行产生的计算问题叫做「三体问题」，它已经不能够产生封闭形式的数学解了，我们用数字计算机也许可以计算，但是依然会有巨大的计算挑战，更不要说8颗行星与太阳在一起的「九体问题」计算，如果你们想挑战的话，请好好地努力。

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