视频字幕
冥王星和卡戎构成了太阳系中最著名的双星系统。冥王星直径2374公里，质量1.31乘以10的22次方千克。卡戎直径1212公里，约为冥王星的一半，质量1.59乘以10的21次方千克。两者相距19591公里，质量比为8.2比1。与其他行星卫星系统不同，它们的共同质心位于冥王星表面之外，这使得它们被归类为双星系统而非传统的行星卫星系统。
质心是两个天体围绕运动的共同中心点，它的位置由两个物体的质量和距离决定。质心公式为r1等于m2乘以d除以m1加m2。当两个物体质量相近时，质心位于它们之间的中点附近。地球月球系统中，由于地球质量远大于月球，质心位于地球内部。而冥王星卡戎系统由于质量比较接近，质心位于冥王星表面之外，这种差异决定了它们不同的运动特征。
在双星系统中，冥王星和卡戎围绕它们的共同质心做圆周运动。万有引力为两个天体提供向心力，使它们保持固定距离并同步运动。根据开普勒第三定律，轨道周期的平方与轨道半径的立方成正比。冥王星卡戎系统的轨道周期为6.387天，轨道速度约为0.21公里每秒。两个天体始终面对面运动，而质心保持相对静止，这种运动模式在太阳系中是独一无二的。
潮汐锁定是冥王星卡戎系统最显著的特征。在潮汐力的长期作用下，两个天体的自转周期逐渐与公转周期同步，最终达到永久面对面的状态。这个过程经历了初期的快速自转，潮汐力逐渐减缓自转速度，直到达到完全同步。冥王星卡戎系统是太阳系中唯一实现双向潮汐锁定的天体系统，同步周期为6.387天，这意味着从冥王星上看卡戎，或从卡戎上看冥王星，对方都永远保持在天空中的固定位置。
通过精确测量，我们获得了冥王星卡戎系统的详细轨道参数。轨道周期为6.387天，轨道距离19591公里，轨道速度0.21公里每秒，离心率仅为0.0002，几乎是完美的圆形轨道。轨道倾角为119.6度。根据开普勒第三定律，轨道周期等于2π乘以轨道半径的三次方除以引力常数乘以两个天体质量之和的平方根。与地球月球系统相比，冥王星卡戎系统的轨道周期更短，距离更近，质量比更接近，这些参数的差异反映了两个系统截然不同的动力学特征。