太阳系：你要这么说，八大行星都不绕太阳转！( 二 )
本文插图
本文插图
从以上数据中 ， 我们可以看到 ， 对于所有行星轨道 ， 太阳中心到轨道中心距离都大于太阳半径（0.69*10^6 km） ， 即轨道中心在太阳表面以外 。 其中 ， 差别最小的是金星轨道 ， 它的轨道中心仅仅在太阳表面之外约4000千米处；而对于个头最大的木星 ， 太阳到其轨道中心距离是38.05x10^6 km ， 约为太阳半径的55多倍 ， 轨道中心根本就不可能在太阳表面以内；最大的天王星 ， 轨道中心远在近100个太阳开外 ， 远了去了 。
甚至严格来讲 ， 月亮都不是绕着地球转的：地球半径6371千米 ， 月球近地点36.3万千米 ， 远地点40.6万千米 ， 地球中心到轨道中心距离为2.15万千米 ， 是地球半径的3倍多……
所以 ， 按照文章的说法 ， 太阳系八大行星都不绕太阳转 ， 甚至连月亮都不绕地球转 。
“一步错、步步错”
那么 ， 造成这种现象的原因是什么呢？直接原因显然是“行星-太阳”系统虽然是一个相对简单的二体问题 ， 但它不同于中学物理处理的“圆形轨道假设” ， 实际的系统不是圆形轨道 ， 而是椭圆轨道 。
用物理学的话来说 ， 两种情况下的“初始条件”是不一样的 ， 既然开始的一步就走“错”了（初始条件由椭圆变成了圆） ， 那后面步骤、结果也肯定一直是“错”的 。 中学物理“圆形轨道假设”前提条件是行星具有的动能、距离使行星恰好能够在围绕太阳中心的圆形轨道上运动 ， 或者说行星和太阳具有的动能要恰好能够围着共同质心相互绕转 ， 只不过在中学物理课上 ， 对这个条件是默认的 ， 没有特别指出 。 也只有这种非常微妙的条件才能够用中学物理的公式来计算 。 实际上 ， 圆形轨道就是椭圆轨道的一种特殊情况——椭圆的两个焦点与轨道中心“合三为一” ， 从一般的椭圆轨道变成了特殊的圆形轨道 。
上文数据表里最后一行 ， 是八大行星轨道的椭率 ， 也就是轨道偏离圆形的程度 ， 其中金星轨道椭率最小 ， 为0.007 ， 最接近正圆；水星轨道椭率最大 ， 为0.205 。 这些数据告诉我们 ， 在实际的行星系统里 ， 行星具有的能量并不是恰好符合“圆形轨道”条件 。 它们的轨道参数 ， 只有通过天文观测数据才能知道 。 也就是说 ， 当我们处理这个问题的时候 ， 首先应该想到 ， 这是一个天文学问题 ， 物理学规律要在天文学提供的条件下应用 ， 才能够得出符合太阳系实际情况的结论 。
当然了 ， 因为在“数理化天地生”六大基础学科里 ， 只有天文学的地位尬尴 ， 至今没有能够作为独立学科纳入我们的中小学课程 。 可能是因为这个原因 ， 才导致我们对于太阳系的实际情况太陌生 ， 会不自觉的用中学物理最简化的模型来处理行星轨道的问题 。 椭圆轨道这些知识 ， 本来应该是我们对太阳系的常识 。
所以 ， 有很多天文学家在呼吁 ， 应尽快把天文课独立纳入到中小学课程 。 因为 ， 无论是对于我们理解现在的世界 ， 还是对于了解科学发展历史、培养科学精神 ， 天文学的地位都太重要了 。 比如说圆形轨道这个假设实际上也曾经是古代天文学家们长期坚持的一个假设 。
对圆形的痴迷
行星如何运动 ， 轨道是什么样子？这其实是个非常古老的问题了 。
古希腊哲学家柏拉图（Plato ， 公元前427年—公元前347年）就曾提出猜测 ， 认为宇宙是和谐的 ， 天体是神圣而完美的 ， 在各种形状里圆形最简单又最完美 ， 因此各行星必然在完美的圆形轨道上绕地球运行 。
我们要注意 ， 当时的“行星”概念包括太阳、月亮和水星、金星、火星、木星、土星五大行星 ， 因为它们都是在天上相对于恒星背景在“游荡”的 。 然而柏拉图也知道 ， 日月五星的样子看上去并非一成不变 ， 也是有变化的 。 所以他略退了一步认为 ， 轨道是圆周或者是圆周的组合——古希腊人就是这样深爱着圆形 。 至于如何组合 ， 他把这个问题留给了后人去解决 。
推荐阅读
- ##罗志祥前女友挑战超短发，酷飒十足，原来周扬青还能这么帅！
- #鲜闻快讯#孙红雷的妻子难怪不咋拍戏，长的这么有气质，谁看了不心动
- 『废宅小编』蒋欣：岁月从不亏待女人，但你要足够努力
- 『唯伊美衣橱』原来可以这么美，清凉雪纺衫，飘逸灵动，显瘦“清凉百搭
- 「明星」换一双鞋竟然就这么美！夏天连衣裙就该这么搭
- 坚果：夏季养肝正当时，但这4种会伤害肝脏的食物，你要离得远远的
- 「单品」现在的学生党都这样穿？我这90后阿姨嫉妒了
- 『奥迪』不到20万起的价格还动辄优惠4、5万，入门级豪华车这么香值得买吗？
- 窦靖童：窦靖童穿上蓝色卫衣，将夹克系在腰上，年轻人很喜欢这么穿！
- [西装外套]今年流行的“西装外套”，这么搭时髦又高级，你不好看谁好看？