太阳离我们那么远，科学家是怎么给太阳称重的？这下搞明白了

你是不是有这样的疑问呢？天上的太阳离我们那么远，够不着也摸不着，科学家是怎么知道它的质量的呢？

科技发达的今天，我们想知道太阳有多重，已经不是什么难事了？我们只要在网络上搜索一下就会立刻知道答案。太阳的质量是2×10^30千克。太阳的质量有2000亿亿亿吨，2后面跟着27个零。毫无疑问，太阳的质量是一个大到我们难以理解的天文数字。

太阳

在日常生活中，我们想知道一个物体有多重，只要把它放在秤上称一下就可以了。即便是一头大象，曹冲也有办法把它称出来。可是太阳呢？它在高挂在天空中，够不着也摸不着。我们平时用到的办法是没法称出它的质量的。因此，给太阳称重得用到一杆特别的“秤”才行。这杆特别的秤就是牛顿万有引力定律。

我们在高中的物理课本上学过万有引力定律。1607年，英国物理学家牛顿发现了万有引力定律。牛顿万有引力定律告诉我们“任何两个质点都存在通过其连心线方向上的相互吸引的力。该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比。”它的公式是这样的。

万有引力定律

牛顿认为，地球和太阳之间的引力，与地球对周围物体的引力是同一种力，遵循着相同的规律，即万有引力定律。因此，它可以用来计算出太阳的质量。于是科学家利用万有引力定律制造了一杆可以给宇宙天体称重的“秤”，就是下面这个公式。

计算太阳质量的公式

公式中的π就是圆周率，R是地球公转轨道的半径（单位是米），G是万有引力常数（6.67259×10^-11(牛·米^2)/(千克^2)），T是地球围绕太阳的公转周期（单位是秒）。这个公式告诉我们，只要我们知道了地球围绕太阳一周需要的时间和太阳到地球的距离这两点，就能计算出太阳的质量了。

我们一起来用这杆“秤”称一下太阳的重量吧！地球围绕太阳的公转周期约为365.24219 天，也就是31556925.216 秒。我们把地球公转轨道看做是圆形，其半径就是日地平均距离，也就是149598023000米。圆周率π我们取近似值3.14159。这样，我们把这些数值代入公式中，只需要借助一个计算器就可以很轻松地计算出太阳的质量了。

太阳系

太阳的质量原来是这么来的啊！你是不是觉得很简单呢？计算出太阳的质量对于我们来说一点都不困难。理由很简单，正如当年牛顿所说的那样：

我不知道在别人看来，我是什么样的人。但在我自己看来，我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上。

我们能够轻而易举地计算出太阳的质量就是因为我们也“站在了巨人的肩膀上”了。为什么这么说呢？我们看看给太阳称重时所用到的参数就知道了。地球的公转周期，日地平均距离以及万有引力常数，这些数值已被历代的科学家测量得非常精确了，我们直接拿过来用就行了。

法国天文学家卡西尼

而历史上的科学家在测量这些数值时可是费了一番周折的。例如，关于太阳离我们有多远的问题，科学家得到今天的精确数值用了将近300年的时间。1672年，法国天文学家卡西尼和他的同事在两个相距甚远的地方分别对火星进行了观测，通过计算火星到地球的距离而进一步得出了日地距离，计算结果约为1.4亿公里。卡西尼也因此成为了精确测量日地距离的第一人。但是卡西尼测量的日地距离和现在测得的结果还是有一定的差距的。

英国天文学家哈雷

1716年，已经60岁的英国天文学家艾德蒙哈雷设计了观测金星凌日的新方法，并认为这种观测能够精确地推算出日地距离。遗憾的是，金星凌日可不容易遇到。距离哈雷最近的下次金星凌日发生在45年后的1761年。哈雷是等不到这一天了。后来的科学家利用1761年和1769年发生的两次金星凌日，计算出太阳到地球的距离为1.52~1.54亿公里。上个世纪的60年代，当大功率的雷达被制造出来后，科学家又得到了更加精确的日地距离数值。

利用金星凌日测日地距离

在计算太阳的质量时发现，我们只需要知道地球的公转周期和它到太阳的距离就可以了。细心的朋友们也许发现了其中的奥妙：一个天体只要有另一个天体绕着它转，我们是不是就能够计算出它的质量呢？我们是不是可以通过这个方法来计算出行星的质量呢？你别说，还真可以！

如果一颗行星身边有卫星绕着它转，我们只要测出这颗卫星的公转周期和它到行星的距离就可以像计算太阳的质量那样来计算出行星的质量了。我们举个例子，来计算一下木星的质量。

木星和木卫一

木星的身边有多颗卫星，我们就以木卫一来计算木星的质量吧！木卫一到木星的平均距离为42.17万公里（4.217×10^8米）。它围绕木星一周需要1.769天（152853秒）。这样我们就可以计算出木星的质量了，结果为1.898×10^27千克。

那么问题来了！如果一颗行星没有卫星怎么办？就像金星和水星那样。我们怎么给它们称重呢？这个问题也不难解决，既然金星和水星没有卫星，那么我们就给它送去一颗人造卫星。例如，往金星发射一颗探测器，让它围绕着金星转动，就能计算出金星的质量了。

金星探测器