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编译 七君
教科书告知咱们，太阳系的八大行星环绕着太阳旋转，太阳是太阳系的中心。画成图大致是这样的——
于是乎，当咱们幻想行星绕着太阳旋转的时分，脑子里总是会呈现一个类似于旋转木马的模型，太阳好像被固定在中心，其他行星绕着太阳的中心旋转。
这种解说办法明晰易懂，合适教育，但实际上它有缺点。这是由于，太阳系里有一个行星并不环绕着太阳旋转，它实际上在绕着太空中的一个看不见的点旋转。
这个行星便是木星。
木星
@NASA / JPL
是这样的，太阳对行星有引力，行星对太阳也有引力，因而行星绕着太阳旋转时，不动点并不正好是太阳的重心。就比方你和同学相互拉着手滚动，不动的那个点既不在你体内，也不在你同学体内，而在你俩之间。
这个不动点，就叫做质心（barycenter），类似于天平的支点。核算质心的方位在哪里是一个典型的二体问题 ，中学生应该算了不少遍了。谁质量更大，质心就更挨近谁；咱们质量差不多，质心就居中。
质心
@NASA
就比方在地月体系里，地球和月亮的质心就坐落地球半径75%的当地，也便是离地球重心4671千米的当地。
地月体系的质心（黑叉）
@ESA
可是关于太阳系除木星以外的其他行星来说，它们的质量相较于太阳可以忽略不计（如地球的质量只要太阳的0.0003%），因而这个质心总是落在太阳体内，挨近太阳的重心。
可是呢，木星的质量是其他一切行星加起来的2倍（木星的质量约是太阳的0.1%），因而木星-太阳的质心间隔太阳的重心更悠远，约是太阳半径的1.07倍，大约离太阳外表有4.8万千米，比地球的赤道周长还要长，人类卖出的奶茶首尾连起来不知道能不可以到。
太阳和木星的质心所在方位
@NASA/SDO
换句话说，木星和太阳都环绕着离太阳外表4.8万千米的这个看不见的点旋转。
那么太阳绕着这个质心的转速有多大呢？
由于木星的引力，太阳环绕着质心的旋转速度是13米/秒。作为比较，太阳环绕地球-太阳体系的质心的旋转速度只要9厘米/秒。木星要花11.8年才干绕太阳一周，而太阳绕质心一周的时刻也是11.8年。
知道了这个知识点又有什么用？
这十分有用。由于太阳和木星环绕着国际中的一个看不见的点旋转，因而在其他当地（其他惯性参阅系）看来，太阳会轻轻颤动。
从不同视点观察到的恒星的颤动
@NASA
其实，一切的二体体系都会发作这种颤动，而这种颤动也是天文学家发现绕着恒星旋转的大质量太阳系外行星的一种办法。
从地球上看，假如远处恒星有类似于木星这样的大质量行星，那么它相关于地球的速度就会有周期性的改变。这种改变，会让恒星宣布的光一瞬间变蓝，一瞬间变红。
比方，由于太阳的颤动，太阳光谱——夫琅和费线（Fraunhofer lines）会周期性地一瞬间向红光偏移——红移，一瞬间向蓝光偏移——蓝移。
夫琅和费线
其他恒星也是相同，当它们向咱们这边抖的时分，它们的夫琅和费线就会蓝移，而当它们抖远的时分，就会红移。这个检测恒星邻近行星办法，叫做多普勒颤动（Doppler wobble）。
没有红移或蓝移的光谱（上），红移（中），蓝移（下）
@Caltech
提到滚动，还有一个很有意思的现象，这个现象叫做扎尼别科夫效应，是前苏联宇航员弗拉基米尔·扎尼别科夫（Vladimir Dzhanibekov）发现的。
微重力中的扎尼别科夫效应
@NASA
1985年，扎尼别科夫在太空中执行任务时，发现在微重力中旋转的蝶形螺母会周期性地翻转。
微重力中蝶形螺母的扎尼别科夫效应
@engineeringclicks
这个现象把前苏联吓坏了，他们惧怕这会引发人类对国际末日的惊惧。你想啊，地球可以看作一个大号的蝶形螺母，并且地球也在环绕着地轴自转。假如扎尼别科夫效应适用于万事万物，那么地球在周期完毕后也会180度翻转。到时分地球不就要乱套了？
可是，物理学家们再次拯救了地球。本来，分配扎尼别科夫效应的，是中心轴定理（intermediate axis theorem），而中心轴定理并不适用于地球。
简略来说，假如一个物体（刚体）沿着XYZ轴旋转时，有3个不同的滚动惯量（质量乘以质点和转轴的垂直间隔的平方），那么就以为它有3个不同的惯量主轴。
T型刚体的3个惯量主轴。赤色的那根是中心轴，绕着它旋转发作的滚动惯量居中。依据中心轴定理，假如T型刚体绕着它旋转，必定会发作周期性的翻转。
@Randy Dobson
中心轴定理指出，物体只要在沿着能发作最大滚动惯量的惯量主轴，或许沿着最小滚动惯量的惯量主轴旋转时才比较安稳，沿着中心那个惯量主轴旋转时，必然会发作周期性的翻转。
这便是怎么回事，你把乒乓球拍绕着下面这个轴丢起来的时分，它肯定会发作翻转。由于这个轴是乒乓球拍的中心轴，绕着它旋转发作的滚动惯量既不是最大，也不是最小，十分不安稳。
可是这样丢就不会——
这样丢也不会——
@kettering university
其实，中心轴定理也解说了跳水、体操运动员在旋转和空中回身时手部的动作。
Simone Biles 在2019全美体操竞标赛上的轻视重力的动作
运动员为了做出空翻+转体的动作（wobbling somersault），就要让身体变得不对称，使自己沿着中心轴旋转。所以你可以正常的看到他们会忽然一只手向上，一只手向下，摆出超人的姿态。
空翻+转体的动作需求在中心轴上旋转，因而身体要不对称。
@Society for Industrial and Applied Mathematics
可是假如不在空中回身（twisting somersault），那么就要确保在最大或最小的惯量主轴上旋转，所以运动员就要让身体坚持对称，两个爪子就要对齐。
仅仅做屡次空翻旋转，并不转体的话，需求身体在最大或最小惯量主轴上旋转。
@Society for Industrial and Applied Mathematics
话说回来，完美的匀质真空球形鸡不管怎么转，滚动惯量都相同大，没有中心轴，无法发作扎尼别科夫效应。
地球也差不多。地球虽然不是一个完美的球体，但赤道邻近愈加凸起，因而其实便是一个类球面，只要2个不同的惯量主轴，并不存在中心轴，因而不适用于中心轴定理。
地球只要2个不同的惯量主轴
@columbia university
何况，地球现已沿着发作更大的滚动惯量的惯量主轴滚动了，因而地球的自转是相对安稳的，不会周期性翻转。惧怕地球会忽然使出托马斯旋转的街舞招式的同学可以安心洗路了。
对了，猫咪总能四脚着地的规则在太空里却不灵了。战役种族要是看到喵星人在微重力里的转法，可能会愈加置疑人生吧。咱们来吸一下美国联邦航空管理局做的（骗）（经）（费）研讨——
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《活在看得见和看不见的国际里》
（美）罗伯特·H.尼尔森（Robert H.Nelson）原著
马剑波 改写
书名原文：God? Very Probably
ISBN 978-7-03-061037-9
出书社：科学出书社
出书时刻：2019-06-01
已然国际是在大爆炸之后随机演化而来，那么它本应是混沌无序的，可为什么国际的工作不只遵从着必定的数学规则，并且具有如此难以想象的精准度？为什么简略的数学方程式就可以操控整个国际这么杂乱的结构？人的进化道路到底是怎样的？人的认识到底是怎么发作的？为什么科学家发现物质一旦到了微观层面好像也能考虑？
咱们虽然现已获得了那么多科学成果，可一旦触及这种底子性问题，就只能老老实实地说不知道。不少科学家以为，除了咱们看得见的这个物理国际之外，还存在着咱们看不见的隐藏着的国际，要想在科学研讨上获得更大打破，就不能仅仅研讨这个看得见的国际，而是还要积极探索那隐藏着的国际。
本期修改丨王芳
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