為什麼日地平均距離不是整數 1 AU ?

mca

在查閱精密天文數據時，我們往往見到地球軌道半長徑 a = 1.000 000 xx AU，為什麼 a 值不是整數 1 呢 ?

筆者認為有兩個主因：

1.   天文單位 (Astronomical Unit) 的定義不再與真實的地球掛勾。根據 1976 年 IAU 公佈，1 AU 是指一顆零質量的假想行星，而它的繞日週期 T 剛好是 "2 pi / k" 時的軌道半長徑長度。 "k" 稱為高斯引力常數，其值等於 0.017202 09895 radian/day，相應的 T = 2 pi / 0.017202 09895 = 365.256 8983263 天。

但地球不是假想的行星，它有實在的質量 = 0.000003 太陽質量，亦有實在的軌道周期 = 365.256363天 (恆星年)，依此用牛頓-開普勒定律計算，地球軌道半長徑不會是 1 AU 整數而是微微多出 0.03 ppm。

2.   實際上，地球不是圍繞太陽中心而是太陽系的質心旋轉，太陽也圍繞太陽系的質心旋轉； 太陽、太陽系質心和地球永遠排成直線 (見動畫模擬)。這個質心跟隨各大行星的移動而改變位置，它可以在太陽的體外或體內 (圖一)，結果地球軌道半長徑的 a 值也跟隨太陽系質心的位移而改變了。同樣道理，地球-月球系統的質心移動也會影響 a 值，儘管這個影響不及太陽系質心。


               


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動畫：   行星並不圍繞恆星的中心旋轉，實際是兩者都圍繞它們的共同質心 (圖中 + 號) 旋轉，因此看起來恆星好像不停地抖動。不少太陽系外行星系統都是依靠這些 "抖動" 現象而被判斷出來。


               


相關網頁:   太陽系的質心  http://www.alanchuhk.com/Solar_System_CM.doc