利用质心的定义,计算了当九星连珠时太阳系的质心的位置。
在《质心参照系》一文中,我们定义了多粒子系统的质心,它的位矢是系统中各个成员粒子的位矢以其质量为权重的加权平均:
其实,坐标系的原点还有一种方便的选取方法:将原点放置在系统的某个成员粒子上。
所得到的结果与把原点放在质心上得到的结果一致。
可以把这个方法拓展到由多个粒子组成的系统,计算九星连珠时太阳系的质心。
设想太阳系只有太阳和九大行星 (把冥王星也算上),假定九大行星全部位于太阳的一侧,并且排列在一条直线上,我们要计算在这种情况下太阳系的质心。
天文单位是天文学家用来量度太阳系内天体之间距离的一种计量单位,一个天文单位等于日地之间的平均距离,大约为 1.5 亿公里。因此,太阳系的质量中心离开太阳中心的距离大约为 150 万公里。太阳的半径大约是 70 万公里,这意味着在九星连珠的时候,太阳系的质心位于距离太阳中心大约两倍太阳半径的位置。
需要说明的是,在查找资料的时候,你可能会遇到用各种不同计量单位表示的数据。距离的数据有可能使用千米或者天文单位做计量单位,而质量的数据则会使用千克或者地球质量做计量单位。无论使用何种数据,在计算的过程中保证各个物理量使用一致的单位就可以了,不必强求使用哪一种计量单位,你自己觉得便于计算就行。
太阳系是一个动态的系统,由于行星的运动不一致,各大行星的相对位置在不断地变化,这导致它们的质量中心也在不断地发生改变。由于这个原因,上述计算结果并不能算作一个严肃的科学论断,其作用只是示意性的,充其量也就是一个有趣的数字游戏罢了。
现在,对要研究的物体做无穷分割,使每一小块的体积趋于零。在这样的无穷小分割下,每一小块就是一个严格的质点。于是,质心位矢的求和式过渡到积分式: