Kreisen die Planeten wirklich um die Sonne?

Sie haben Recht, der Mittelpunkt der Sonne ist nicht der Schwerpunkt des Sonnensystems.

^{Ein Diagramm (mit freundlicher Genehmigung von Wikimedia Commons ), das zeigt, wie sich das Baryzentrum des Sonnensystems im Laufe der Zeit verändert hat.}

Die Sonne wird von der Schwerkraft aller Planeten im Sonnensystem beeinflusst, aber Sie haben Recht, sie wird am stärksten von den beiden massereichsten beeinflusst; Jupiter und Saturn. Sie können in dieser Animation ( eine Darstellung, keine Simulation ) sehen, wie sich zwei Körper in einer normalen Umlaufbahn wie der zwischen Erde und Sonne gegenseitig beeinflussen:

^{Mit freundlicher Genehmigung von Wikimedia}

Wenden Sie diese Beziehung auf jeden Körper im Sonnensystem an (natürlich unter Berücksichtigung von Masse und Entfernung), und Sie erhalten eine ungefähre Vorstellung davon, wie die Sonne vom Rest des Sonnensystems beeinflusst wird.

Aufgrund dieses etwas chaotischen Tanzes bewegt sich das Massenzentrum des Sonnensystems ständig umher, manchmal unter der Sonnenoberfläche und manchmal außerhalb. Je weiter dieses Baryzentrum vom Sonnenzentrum entfernt ist, desto mehr scheint die Sonne zu schwingen.

Ein weiteres Beispiel für dieses Phänomen ist das Pluto-Charon-System:

^{Mit freundlicher Genehmigung von Wikimedia .}

Charon hat etwa ein Zehntel der Masse von Pluto (danke für die Korrektur @Hobbes) und übt dennoch eine erhebliche Anziehungskraft auf Pluto aus. Daher umkreisen sie beide den Schwerpunkt ihres Systems, weit außerhalb der Oberfläche von Pluto.

Bonus: Wir nutzen dieses Phänomen, um Planeten außerhalb des Sonnensystems zu finden! Wenn beobachtet wird, dass ein entfernter Stern um seine mittlere Position „wackelt“ oder oszilliert, können wir diese Daten verwenden, um auf das Vorhandensein eines oder mehrerer Exoplaneten zu schließen und ihre Masse zu berechnen.

Weiterführende Literatur:

http://homepages.wmich.edu/~korista/solarsystem_barycenter.pdf http://spaceplace.nasa.gov/barycenter/en/

Verwenden der Annäherung

und Daten aus der Liste der gravitativ abgerundeten Objekte des Sonnensystems - Wikipedia :

Das ergibt eine Verschiebung von 2,17 Sonnenradien, wenn alle Planeten ausgerichtet wären. Jupiter dominiert eindeutig (etwa die Hälfte des Gesamteffekts) und würde ausreichen, um den Schwerpunkt außerhalb der Sonne zu verschieben. Lediglich die schweren äußeren Planeten (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun) haben einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss.

C#-Quellcode für Reproduzierbarkeit:

void Main()
{
    // http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_gravitationally_rounded_objects_of_the_Solar_System
    Body[] planets={
        new Body{Name="Mercury",Distance=57909175,Mass=3.302E23},
        new Body{Name="Venus",Distance=108208930,Mass=4.8690E24},
        new Body{Name="Earth",Distance=149597890,Mass=5.9742E24},
        new Body{Name="Mars",Distance=227936640,Mass=6.4191E23},
        new Body{Name="Jupiter",Distance=778412010,Mass=1.8987E27},
        new Body{Name="Saturn",Distance=1426725400,Mass=5.6851E26},
        new Body{Name="Uranus",Distance=2870972200,Mass=8.6849E25},
        new Body{Name="Neptune",Distance=4498252900,Mass=1.0244E26},
    };
    var bodies=new[]{Sun}.Concat(planets);
    bodies.Select(planet=>new{
        Name=planet.Name,
        Distance=planet.Distance.ToString("E2"),
        Mass=planet.Mass.ToString("E2"),
        DistanceInSunRadii=planet.DistanceInSunRadii.ToString("E2"),
        MassInSuns=planet.MassInSuns.ToString("E2"),
        CenterOfGravityShift=planet.CenterOfGravityShift.ToString("n5")
    }).Dump();
}

static Body Sun=new Body{Name="Sun",Distance=0,Mass=1.98855E30};
const double SunRadius=696342;

class Body
{
    public string Name{get;set;}
    public double Distance{get;set;}// in km
    public double Mass{get;set;}// in kg
    
    public double MassInSuns{get{return Mass/Sun.Mass;}}
    public double DistanceInSunRadii{get{return Distance/SunRadius;}}
    public double CenterOfGravityShift{get{return MassInSuns*DistanceInSunRadii;}}
}

Wir sagen oft, dass die Planeten die Sonne umkreisen, was normalerweise eine vernünftige Annäherung ist. Aber in Wirklichkeit umkreisen sowohl die Sonne als auch die Planeten den Schwerpunkt/Schwerpunkt des gesamten Sonnensystems, nicht den Mittelpunkt der Sonne.

Das hängt davon ab, was Sie unter "Umlaufbahn" verstehen. Wenn Sie meinen, dass die Bewegungsgleichungen ihre einfachste Form in einem nicht rotierenden Rahmen annehmen, der im Baryzentrum des Sonnensystems zentriert ist, ist das richtig. Abgesehen von Störungen durch die Galaxie und nahe Sterne ist dieses baryzentrische System ein Newtonsches Trägheitsbezugssystem. (Die Berücksichtigung dieser kleinen Störungen bedeutet, dass ein baryzentrischer Rahmen nur ungefähr ein Trägheitsrahmen ist.) Ein heliozentrischer (sonnenzentrierter) Rahmen ist ebenfalls sehr nahe an der Trägheit, aber weniger als ein baryzentrischer Rahmen. Bei einem Rahmen, von dem bekannt ist, dass er sich dreht und/oder beschleunigt, haben Sie zwei Möglichkeiten: Berücksichtigen Sie diese Drehung/Beschleunigung über fiktive Kräfte oder ignorieren Sie sie. Ihre Berücksichtigung macht die Bewegungsgleichungen komplexer.

Wenn Sie andererseits meinen, dass jeder Körper im Sonnensystem vom Schwerpunkt des Sonnensystems angezogen wird, ist das falsch.

Machs Prinzip (das etwas umstritten ist, aber zu einigen inspirierten Überlegungen geführt hat – siehe Wikipedia ) kann so interpretiert werden, dass es kein Zentrum gibt, sondern die Gesamtverteilung der Masse die Bewegung bestimmt. Und hier übernimmt Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie und sagt, dass die Dinge einfach ihrer lokalen Geodäte folgen, die durch die gesamte Massenverteilung bestimmt wird. Aus dieser Sicht sehen einige (naja, viele) Konfigurationen so aus, als würde ein Objekt ein anderes umkreisen, aber in Wirklichkeit tut jedes Objekt nur sein Ding, ohne sich um alle anderen Objekte zu kümmern. Ein großartiges Buch darüber mit wunderbaren Illustrationen (aber viel Mathematik) finden Sie unter Gravitation von Misner, Thorn und Wheeler und hier .

Ich denke nicht, dass dies immer die einfachste und nützlichste Art ist, die Dinge zu betrachten, aber es hat sicherlich seinen Nutzen (mehr in komplexen Konfigurationen) und ich wollte es nur hier veröffentlichen, weil es sonst niemand in diesem Thread hat.