教科書告訴我們，太陽系的八大行星圍繞着太陽旋轉，太陽是太陽系的中心。畫成圖大致是這樣的——
於是乎，當我們想象行星繞着太陽旋轉的時候，腦子裏總是會出現一個類似於旋轉木馬的模型，太陽似乎被固定在中心，其他行星繞着太陽的中心旋轉。
這種解釋方式清晰易懂，適合教學，但實際上它有缺陷。這是因為，太陽系裏有一個行星並不圍繞着太陽旋轉，它實際上在繞着太空中的一個看不見的點旋轉。
這個行星就是 木星 。
木星
@NASA / JPL
是這樣的，太陽對行星有引力，行星對太陽也有引力，因此行星繞着太陽旋轉時，不動點並不正好是太陽的重心。就比如你和同學互相拉着手轉動，不動的那個點既不在你體內，也不在你同學體內，而在你倆之間。
這個不動點，就叫做 質心 （barycenter） ，類似於天平的支點。計算質心的位置在哪裏是一個典型的二體問題，中學生應該算了不少遍了。誰質量更大，質心就更靠近誰；大家質量差不多，質心就居中。
質心 @NASA
就比如在地月系統裏，地球和月亮的質心就位於地球半徑75%的地方，也就是離地球重心4671千米的地方。
地月系統的質心（黑叉）
@ESA
然而對於太陽系除木星以外的其他行星來説，它們的質量相較於太陽可以忽略不計（如地球的質量只有太陽的0.0003%），因此這個質心總是落在太陽體內，接近太陽的重心。
但是呢，木星的質量是其他所有行星加起來的2倍（木星的質量約是太陽的0.1%），因此木星-太陽的質心距離太陽的重心更遙遠，約是太陽半徑的1.07倍，大概離太陽表面有4.8萬千米，比地球的赤道周長還要長，人類賣出的奶茶首尾連起來不知道能不能夠到。
太陽和木星的質心所在位置
@NASA/SDO
換句話説，木星和太陽都圍繞着離太陽表面4.8萬千米的這個看不見的點旋轉。
那麼太陽繞着這個質心的轉速有多大呢？
因為木星的引力，太陽圍繞着質心的旋轉速度是13米/秒。作為比較，太陽圍繞地球-太陽系統的質心的旋轉速度只有9釐米/秒。木星要花11.8年才能繞太陽一週，而太陽繞質心一週的時間也是11.8年。
知道了這個知識點又有什麼用？
這非常有用。因為太陽和木星圍繞着宇宙中的一個看不見的點旋轉，因此在其他地方 （其他慣性參考系） 看來，太陽會微微抖動。
從不同角度觀察到的恆星的抖動 @NASA
其實，所有的二體系統都會發生這種抖動，而這種抖動也是天文學家發現繞着恆星旋轉的大質量 太陽系外行星 的一種方法。
從地球上看，如果遠處恆星有類似於木星這樣的大質量行星，那麼它相對於地球的速度就會有周期性的變化。這種變化，會讓恆星發出的光一會兒變藍，一會兒變紅。
比如，因為太陽的抖動，太陽光譜—— 夫琅和費線 （Fraunhofer lines） 會週期性地一會兒向紅光偏移—— 紅移 ，一會兒向藍光偏移—— 藍移 。
夫琅和費線
其他恆星也是一樣，當它們向我們這邊抖的時候，它們的夫琅和費線就會藍移，而當它們抖遠的時候，就會紅移。這個檢測恆星附近行星方法，叫做 多普勒抖動 （Doppler wobble）。
沒有紅移或藍移的光譜（上），紅移（中），藍移（下） @Caltech
説到轉動，還有一個很有意思的現象，這個現象叫做扎尼別科夫效應，是前蘇聯宇航員弗拉基米爾·扎尼別科夫 （Vladimir Dzhanibekov） 發現的。
微重力中的扎尼別科夫效應 @NASA
1985年，扎尼別科夫在太空中執行任務時，發現在微重力中旋轉的蝶形螺母會週期性地翻轉。
微重力中蝶形螺母的扎尼別科夫效應
@engineeringclicks
這個現象把前蘇聯嚇壞了，他們害怕這會引發人類對世界末日的恐慌。 你想啊，地球可以看作一個大號的蝶形螺母，而且地球也在圍繞着地軸自轉。 如果扎尼別科夫效應適用於萬事萬物，那麼地球在週期結束後也會180度翻轉。 到時候地球不就要亂套了？
但是，物理學家們再次拯救了地球。 原來，支配扎尼別科夫效應的，是 中間軸定理 （intermediate axis theorem） ，而中間軸定理並不適用於地球。
簡單來説，如果一個物體 （剛體） 沿着XYZ軸旋轉時，有3個不同的 轉動慣量 （質量乘以質點和轉軸的垂直距離的平方） ，那麼就認為它有3個不同的 慣量主軸 。
T型剛體的3個慣量主軸。 紅色的那根是中間軸，繞着它旋轉產生的轉動慣量居中。 根據中間軸定理，如果T型剛體繞着它旋轉，必定會發生週期性的翻轉。 @Randy Dobson
中間軸定理指出，物體只有在沿着能產生最大轉動慣量的慣量主軸，或者沿着最小轉動慣量的慣量主軸旋轉時才比較穩定，沿着中間那個慣量主軸旋轉時，必然會發生週期性的翻轉。
這就是為什麼，你把乒乓球拍繞着下面這個軸丟起來的時候，它肯定會發生翻轉。因為這個軸是乒乓球拍的中間軸，繞着它旋轉產生的轉動慣量既不是最大，也不是最小，非常不穩定。
但是這樣丟就不會——
這樣丟也不會——
@kettering university
其實，中間軸定理也解釋了跳水、體操運動員在旋轉和空中轉身時手部的動作。
Simone Biles 在2019全美體操競標賽上的藐視重力的動作
運動員為了做出空翻 轉體的動作 （wobbling somersault） ，就要讓身體變得不對稱，使自己沿着中間軸旋轉。所以你可以看到他們會突然一隻手向上，一隻手向下，擺出超人的姿勢。
空翻 轉體的動作需要在中間軸上旋轉，因此身體要不對稱。 @Society for Industrial and Applied Mathematics
但是如果不在空中轉身 （twisting somersault） ，那麼就要保證在最大或最小的慣量主軸上旋轉，所以運動員就要讓身體保持對稱，兩個爪子就要對齊。
只是做多次空翻旋轉，並不轉體的話，需要身體在最大或最小慣量主軸上旋轉。
@Society for Industrial and Applied Mathematics
話説回來，完美的勻質真空球形雞不管怎麼轉，轉動慣量都一樣大，沒有中間軸，無法產生扎尼別科夫效應。
地球也差不多。地球雖然不是一個完美的球體，但赤道附近更加凸起，因此實際上是一個類球面，只有2個不同的慣量主軸，並不存在中間軸，因此不適用於中間軸定理。
地球只有2個不同的慣量主軸
@columbia university
況且，地球已經沿着產生更大的轉動慣量的慣量主軸轉動了，因此地球的自轉是相對穩定的，不會週期性翻轉。害怕地球會突然使出托馬斯旋轉的街舞招式的同學可以安心洗路了。
對了，貓咪總能四腳着地的定律在太空裏卻不靈了。戰鬥種族要是看到喵星人在微重力裏的轉法，可能會更加懷疑人生吧。大家來吸一下美國聯邦航空管理局做的 （chan）（shi）（guan）（fan）（ji） 研究——
