為什麼說地球圍著太陽轉,月球圍著地球轉呢?

自己學的是沒有絕對的參考系,運動都是相對的,為什麼不能說地球圍著月球轉,太陽圍著地球轉,其他行星圍著太陽轉呢?是因為太陽相對比較大嗎?


受邀來答,覺得底下回答都沒有答到點子上。

誠然,從「運動是相對的」角度來講,選誰做參考系都可以描述運動,甚至複雜程度並未有太大差異。問題在於,我們需要描述的不僅僅是運動,而是力與運動。

現已有的回答,無非集中在兩方面。其一是約定俗成論。其二是這樣做比較方便。那麼,究竟為何方便呢?

因為牛頓定律成立於慣性系,在非慣性系中必須引入虛擬力(慣性力)才能描述,從而問題變得複雜。

(註:慣性不是力,「慣性力」是一個專有名詞,是假想力,在非慣性系中為了解決問題而引入。沒學過的同學請不要抨擊及臆斷這個詞。你就理解成非慣性系中牛頓定律不能直接套用,需要做額外麻煩的處理就行了。)

由於地球比月亮重很多,地球與月亮之間的力會導致月亮具有明顯加速度,偏離慣性系,而地球受到的影響則小了很多。在地球與月亮之間,由於地球更加接近慣性系,便不妨取地球為參考系,並近似認為是慣性系,從而最為方便。

但是地球嚴格來講並不是慣性系,因為它還受到了太陽和其他星球的力。那麼同理,由於太陽又比他們重許多,所以太陽最接近慣性系,便不妨以太陽為參考系,並近似為慣性參考系了。


其實說地球繞著太陽轉或者太陽繞著地球轉都是不對的。如果只考慮地球和太陽這個雙星系統,其實是地球和太陽一起繞著這個雙星系統的質心轉。只不過由於太陽的質量比地球大了太多,導致這個質心無限接近太陽的球心。所以本來我們在用圓周運動模型計算這個雙星系統的時候應該把質心作為坐標原點,但是由於太陽這個圓周運動的半徑太小,所以我們近似認為他是不動的,所以以太陽為參考系可以近似認為是一個慣性參考系(其實是一個加速度不明顯的非慣性系),可以用慣性系下那些我們熟悉的公式來方便的計算。如果我們選擇地球為參考系,由於地球繞質心運動的半徑很大,所以這是一個明顯的非慣性系,那就不能用我們熟悉的那一套慣性系公式來近似計算了


我的觀點與 @肥羊 相同,只有這樣定義,才可以使所有運算更為簡潔


要是地心說模型用到現在,我們高中物理得炸。不過托勒密地心說經過發展整個模型也是正確的,就是為了解釋比如火星逆行等等現象時那個費勁……如果認為地球繞太陽,簡單很多。

百度上隨便找的圖,湊合看吧。


理論上講任何參考系都是可以的,但是如果換參考系,行星的運動會很奇怪!


如果說

太陽系

那麼約定俗成參考系就選在太陽,地球就是圍著太陽轉的

如果考慮地月系(地月系質心在地球上)

約定的參考系是選地月系質心

近似可以認為太陽和月球繞著地球轉


因為我們在主觀上習慣以質量大體積大的為主體。


其實說太陽圍著地球轉不是錯。想想,天旋還好,地轉你就暈了。太陽轉轉,東升西落挺好的。這樣有詩意。

只不過天文學家看著各種星星大圈套小圈轉,算不清楚,只好說太陽中心,後來發現還是算不清,改說太陽圍著銀河系轉,後來又覺得不對。你看,科學家就這麼折騰。按他們說的,地球人看著可不是那樣。

記著,如果你是詩人,別說地球圍著誰轉,那樣詩詞沒法寫。


是因為太陽系裡這些行星都主要受太陽引力影響從而在運動,所以將太陽作為參考點來分析這些行星的運行更簡便,換句話說這算是個約定俗成的通用參考系。

的確是可以以其他行星為參考點來重新規劃一個「新」太陽系運行圖,但這種東西除了蛋疼還是蛋疼,基本屬於自己給自己找麻煩。

參考系是不絕對,可是在需要公開討論某一模型的時候依舊需要約定一個大家都認可的公共參考系,這樣才有助於交流。


可以用地球做參考系,但是這樣你描述複雜星系的運動就會很複雜了


最大的參考系是宇宙恆星背景,然後一個星系套一個星系的往下算,到太陽系時就是所有太陽系行星繞太陽轉。嚴謹點說,是繞太陽「公轉」,最好不要省掉這個「公」字,「公轉」是個術語,而口語上誰繞誰轉都可以,甚至雙星的話可以用「相對」的方法看成兩者均不繞對方轉,那也就無所謂誰繞誰轉了。

補充:

幾何中,遙遠的物體線速度再高角速度都將很小,在天球模型中,至少幾千年內,足夠遙遠的恆星位置不會發生很大角度變化;而在宇宙空間中確定方向最簡單的方式就是看星星。陀螺儀所謂角度穩定也是在星空中的朝向穩定,它這種特性不依賴「慣性參考系」提供的引力,從這點看,陀螺儀這種直接相對於星空的慣性才是真正配稱作慣性。

上面這個是天球儀。[圖源網,侵刪]


因為如果是以地球為中心的話,那麼你會發現計算其他星球的運動規律很複雜,而物理定律一般是追求簡潔明了的。


把地球作為中心當然也是可以的,但其他行星的軌跡就會顯得極為複雜:

而如果把太陽作為太陽系的中心,行星運行軌跡就會簡潔得多:


按照牛頓力學,圓周運動要一個向心力,天體的向心力來自萬有引力。如果兩個天體質量相差懸殊,就小的圍著打的轉了。

按照廣義相對論,就更清楚了,大天體把空間砸出一個大大的凹坑,小天體滾如凹坑,沿著坑壁做圓周運動,無法逃脫。


是你的老師告訴你不能是太陽繞著地球轉的?不會吧,我猜是你自己的執念而已。

只要上過中學就肯定學過參考系,那隻要稍加思考也就知道兩者沒有對錯之分,只有描述運動時的簡單與複雜之分。

如果以地球為參考系,那行星等多種天體的運行軌跡將會極其複雜和不同。而用太陽做參考系將會非常簡潔統一。

題主或許是中學生吧?我舉個貼近你學習的例子:有這麼個題目,地球上有個人帶著四個同樣的球做自由落體運動,突然同時將四個球分別以相同的初速度向上下左右四個方向拋出,忽略阻力,問三秒後四個球形成的圖形是什麼?

當年我們的老師設了人的初速度,然後計算各球的加速度、速度、位移,最後算出各球距拋出點的坐標,得出結論是成正方形。

而我看完題設參考係為人,顯然,四個球相對人是初速度相同方向不同的勻速直線運動,必然成正方形。那麼反過來,以地球為參考系可以這麼描述球的運動:四個球形成以人為中心的正方形,而這個正方形的中心做向下的勻加速直線運動。兩秒思考完並解決問題,換個參考系來描述而已。是不是比四個球做什麼拋物線什麼的運動再來看最終圖形簡單n倍?

物理定律,就是用最簡潔的數學語言來描述客觀世界的規律。這也是物理應有的思維方式。即便是老師,也有很多不具備這樣的思維方式,我們要自己去學習和思考。


個人感覺題主說的因為太陽質量比較大其實是一個很重要的原因。

其實不論你採用「地球圍繞太陽轉」還是「太陽圍繞地球轉」,都會發現實際上都可以成功得描述這個系統,即寫出運動方程。尤其是如果只存在太陽和地球,即兩體系統,以任何一個天體作為中心來描述都能很容易的得到運動方程,進而描述系統的運動。

但是太陽系並不只是一個簡單的二體系統對么。除了太陽之外還有行星,還有許多許多小行星。這個時候如果還想要描述這個系統就不像二體運動那麼簡單了。通常情況下想要寫下運動方程並且得到準確的解析解非常的困難。可是太陽系還有一點非常特殊在於太陽的質量比其他天體的質量大太多了。即使你不解運動方程,也可以期望太陽在這個系統中的位移非常的小。那是不是可以首先假設一下太陽是固定不動的呢?如果你所做的計算的精度要求不那麼高的話,這其實是一個非常好的假設。一方面大大簡化了計算難度,另一方面對結果卻沒有嚴重的影響。

現在在這個假設下,再來描述運動你會發現問題就變得很簡單了。為了進一步簡化計算,既然太陽都不動了,當成原點豈不是很方便?如此,你就可以很容易,並且非常清晰得出這個系統的運動。

所以回到原點,之所以要選擇說「地球圍著太陽轉」,都是為了簡化計算的過程,並且使得計算的結果更加清晰明了。這個結果可以對比一下「以地球為中心的其他天體的軌道」即「本輪均輪系統」和「以太陽為中心的其他天體的軌道」就可以很清晰得看出來了。

當然「月球圍著地球轉」同理啦


因為省事。

你想,既然描述同一個運動選誰做參考系都行,那我們為什麼不選一個用起來最省事的呢?公式簡單,計算起來方便省事,看起來也簡潔漂亮。


概念不對。運動相對是指,觀察時解析信息的主觀性。而圍著轉是指,運動軌跡,這與是否相對無關,是客觀存在的事實。運動軌跡只要在一個圓周外圍就是圍著什麼轉。


我多年前曾看過一個科普,說宇宙有四大基本的力量,即引力、斥力、磁力、量子力,現在則變成引力、磁力、強相互作用力、弱相互作用力。我倒是覺得有斥力才正確,如果沒有斥力,宇宙馬上又變回一個原點,永遠被引力壓服,也不能有宇宙大爆炸,所以,斥力是宇宙內在的本質要求,是結果正確的基本力量,故運動是宇宙的基本規律。

至於,這個物體被其它物體俘獲,是引力場俘獲,是引力大於斥力的作用,到達一定軌道後,引力與斥力相對平衡,才形成如此的結果,誰先俘獲誰先得。


隨便扯兩句

在雙星系統里,這是無所謂的,而且大部分情況下我們是以轉軸為參考系

但是當我們討論太陽和地球時,我們討論的不是一個雙星系統,至少主觀上是默認火星金星等其他星體存在的。那麼為了兼顧其他星體的存在,能夠用相對統一的方式描述運動,以大質量星體為中心的描述方式就是很自然的選擇


是因為力相對大了一個數量級


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