“太星质心”概念的定义和它的内涵
为了简化理论分析推导,我把太阳系这一质点系统所有的质点粒子,在理论上重新进行了组合简化。使重新组合简化后的“新太阳系质点系统”中只包含着两个质点粒子。其中的一个质点粒子是第g个行星的质心,而另一个质点粒子是太阳质量与其它行星质量所组成的质心。我把该质心定义为:第g个行星的“太星质心”。需要指出的是:每一个行星都对应着一个“太星质心”,不同的行星所对应的“太星质心”是不同的。根据“牛顿力学”和质点系统质心的定义可以确定:第g个行星以及它所对应的“太星质心”都是环绕着“太阳系质心”运动的。
从理论上讲,“太星质心”与“太阳系质心”是两个不同的质心点。对于第g个行星来讲,由于太阳系质量仅仅比“太星质心”的质量大了第g个行星的质量,因此“太星质心”与“太阳系质心”两者之间的距离是非常微小的。显然第g个行星的质量越大(或者越小),那么“太星质心”与“太阳系质心”两者之间的距离就越大(或者越小)。
同样,“太星质心”与“太阳质心”也是两个不同的质心点。然而在太阳系中,由于太阳的质量远远大于行星质量的总和,而且太阳系中的行星也不是排列在一条直线上环绕着太阳运动,因此“太星质心”与太阳质心两者之间的距离也是非常微小的。
当我们在太阳质心上观测行星的运动时。那么太阳是静止不动的,而行星都是环绕着太阳运动的。同样,当我们在“太星质心”上观测第g个行星的运动时。那么“太星质心”是静止不动的,而第g个行星是环绕着“太星质心”运动的。由于“太星质心”是太阳和其它行星在理论上所组成的质心,因此太阳质心和“太星质心”两者环绕“太阳系质心”运动的性质是完全相同的。
影响太阳和行星环绕“太阳系质心”运动的因素虽然很多,但不同行星之间的影响力是非常小的,而太阳对行星的影响力是非常大的。如果我们在理论分析中可以忽略不同行星之间的影响,那么我们就可以用第g个行星和太阳两者环绕“太阳系质心”运动的简单模型,来分析行星的运动规律。相反,如果我们在理论分析中必须考虑其它行星对第g个行星和太阳两者环绕“太阳系质心”运动的影响,那么我们就应该用第g个行星和“太星质心”环绕“太阳系质心”运动的复杂模型,来分析行星的运动规律。
由于太阳质心和“太星质心”两者环绕“太阳系质心”运动的性质完全相同,因此第g个行星和太阳两者环绕太阳系质心运动的简单模型,与第g个行星和“太星质心”两者环绕太阳系质心运动的复杂模型,在结构和性质上也是完全相同的。此外,由于太阳质心与“太星质心”两者之间的距离非常小,因此行星环绕太阳运动的方式,与行星环绕“太星质心”运动的方式也应该是完全相同的。由此可以确定:行星环绕太阳运动的“近日点”,应该对应着行星环绕“太星质心”运动的“近太星点”(该点是行星距离“太星质心”最近的轨道点)。而行星环绕太阳运动的“远日点”,则应该对应着行星环绕“太星质心”运动的“远太星点”(该点是行星距离“太星质心”最远的轨道点)。而行星环绕太阳运动所具有的距离﹑速度﹑动量﹑引力势能﹑角动量和万有引力等运动变量,则应该对应着行星环绕“太星质心”运动所具有的距离﹑速度﹑动量﹑引力势能﹑角动量和万有引力等运动变量。
由于第g个行星环绕太阳运动的简单模型,与第g个行星环绕“太星质心”运动的复杂模型,在运动性质和运动变量上是完全相同的,因此本文所定义的“太星质心”概念,相当于“太阳质心”这个概念。由此可以确定:天文学家对行星环绕太阳运动规律的分析和论述,在理论上也可以看成(或者相当于)是对行星环绕“太星质心”运动规律的分析和论述。
上面的论述是否有错误,以及我所定义的“太星质心”概念是否正确科学,请大侠们给予批评指正。
王建华2002年10月28日