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1 # 梅山道士之冬瓜舞士
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2 # 郭哥聊科學
先回答題主的問題:在理想狀態下,如果假設地球不動那麼太陽繞地球的軌道就是跟地球繞太陽運動軌道半徑相同的圓,只是圓心在地球中心。其實這就是托勒密的地心說。
關於托勒密的地心說的誤解有不少人認為地心說統治了歐洲400年,更有甚的如李約瑟那樣把托勒密的地心說模型與宗教迫害聯絡起來,認為托勒密地心說模型在西方盛行千年,從而阻礙了現代科學發展的觀點更是對托勒密模型的偏見。托勒密是古希臘偉大的數學家和天文學家,人們應該重新認識托勒密以及托勒密地心說模型對科學發展所做出的卓越貢獻,正如卡爾·薩根的許多大學同學那樣。
托勒密地心說模型在托勒密的天體執行模型中,地球處於靜止狀態,按現代科學術語來說就是以地球為靜止參考系,如果所有天體的執行都是完美的勻速圓周運動,那托勒密的地心模型與哥白尼日心模型完全等價,只是參照系不同。
在以地球為中心的座標系中(地心說),透明恆星天球攜帶太陽,月亮和行星天球每天從東向西執行一週,太陽,月亮和行星天球除每日的從東向西執行以外,也在黃道附近由西向東運轉。太陽,月亮和行星在各自本輪上運轉,而本輪中心則圍繞地球運轉。太陽的本輪半徑為0,每年圍繞地球在太陽均輪上執行一週。地球不在太陽均輪中心,而是偏離太陽均輪中心距離約為太陽均輪半徑的百分之三。
在以太陽為中心的座標系中(日心說),所有行星圍繞太陽勻角速執行。將參考系轉換為以地球為靜止參考系,只需要從每個行星的執行中減去地球的執行,這樣從地球上觀測,每個行星的執行都是兩個圓周運動的疊加。一個是行星的圓周運動,一個是圓周的中心以地球為中心的圓周運動,如上圖所示。托勒密對太陽,月亮和行星的執行測量都相對於恆星,所以我們可以不用考慮地球自轉的影響。
總結從上面的分析我們可以看出,其實不論以什麼為中心去分析天體的運動其實都是可以的,從數學處理上來說,只是一個參考座標系不同而已。科學家從地心座標系,轉換到日心座標系,其實是簡化了宇宙模型,從計算上更好處理。現在人類為了研究更大範圍的宇宙,簡化對於宇宙的理解還發展出來銀道座標系。
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3 # Geo寒武君
按照題主的假設,假如地球如果不動,不再圍繞太陽公轉,那麼太陽的運動軌跡與現在地球圍繞太陽公轉相比,幾乎沒有任何變化,即太陽是波浪形(跳動著)圍繞銀河系中心呈近似橢圓形旋轉。為何是波浪形?那是因為八大行星和其他天體(包括暗物質)對太陽的引力擾動引發太陽位置週期性震盪形成的。
其實,地球與太陽的真實運動軌跡還要更復雜、更有趣。現在,我們再退回到太陽系,以太陽為座標系原點,地球圍繞太陽的運動軌跡是什麼樣子的?有的人會說是橢圓形,但真的是這樣麼?我們還要考慮一下地球的周邊,有什麼還會影響地球運動?對,是月球,月球每月兩次透過地球赤道面,這就在地球旋進的平均位置上附加了一個短週期擺動,使地球自轉軸在空間掃過的軌跡成為荷葉邊形的錐面,地球的公轉軌道也會呈現一個微小的週期波動。所以,地球圍繞太陽的軌道是近似橢圓形,或者是荷葉形。
這樣就是全部了嗎?顯然不是。一旦參照座標系改變了,那麼我們的地球和太陽將以一個異常複雜軌跡飛行,地球回到起始點的時間將延至2.2-2.5億年。
如果將我們的視野範圍放大到數十萬光年的距離,以整個銀河系作為參照座標系,那麼你就會發現我們的太陽正以每秒250公里的速度繞銀河中心黑洞公轉,公轉一週時間約為2.2-2.5億年。那麼太陽及其八大行星究竟以一個什麼樣的軌跡繞銀河系中心黑洞旋轉呢?我們的太陽系行星軌道面(也稱為黃道面)與銀河系盤面軌道面(也稱銀道面)是否基本上處在相同的平面上呢?
顯然不是。太陽向點(apex)是太陽在星際空間中運動所對著的方向,靠近武仙座接近明亮的織女星的方向上。這說明太陽系的盤面與銀河系的盤面之間大約有一個60度的夾角。
如果以銀道座標系作為基準,各大行星被太陽帶著在銀河系中穿行的軌跡呈現為螺旋形。並且太陽也並不是總在相同的平面上繞著銀心旋轉,而是會受到八大行星引力擾動,會週期在銀道面上下方不斷穿行,呈現為波浪形。我們的太陽就是這樣一個蹦蹦跳跳圍繞銀河系轉圈圈的小青年,是不是很拉風?
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因為運動的相對性,現在是地球繞太陽橢圓軌道運動,那在地上以地球為參照物看太陽,看到的太陽也是已同樣的橢圓軌道繞地球運動