天體力學與重力
質心
把一把尺子平衡在一根手指上,會有一個讓它保持水平的點——那就是它的質心,是它全部重量的平均位置。對整個繞轉系統也是同樣的道理:由重力束縛的兩個天體各自繞一個懸在它們之間空間中的共同平衡點旋轉。在天文學中這個點有自己的名字,叫質心(barycenter)。
質心靠近較重的天體,比例就像蹺蹺板:若一個質量是另一個的十倍,平衡點就靠重的那個十倍近。關鍵在於,沒有外力時,無論兩個天體繞它轉得多麼瘋狂,質心都以恆定速度沿一條完美的直線漂移。這就是為什麼把任何軌道拆成「質心的運動」加上「繞質心的運動」,正是使兩體問題可解的關鍵一招。
質心並不是一種記帳把戲——它是可觀測的。太陽本身被木星拉得繞太陽系質心做小幅擺動,而一顆恆星因看不見的伴星繞其質心擺動,正是人們發現首批系外行星的方式。地月繞一個其實位於地球內部、距地心約 4700 公里的質心運行,所以地球每月確實在擺動,只是沒有擺到自身之外而已。
冥王星與它的大衛星冥衛一(Charon)繞一個漂浮在冥王星表面之上空空間裡的質心運行,於是這一對像啞鈴一樣互相華爾茲般旋轉——這是兩個世界真正繞它們之間一點旋轉的最清晰行星實例。
當兩個天體誰也不佔絕對優勢時,二者明顯地都繞質心旋轉。
在均勻重力中質心與「重心」重合,但二者是略有區別的概念;在天體物理中重要的是質量加權的中心,它由各質量確定,而不取決於我們碰巧把哪個天體稱作「中心」。
又稱
另見