月球为什么不和其他星球一样直接围绕太阳转？

从引力大小上来看，太阳对月球的万有引力的确要比地球对月球的万有引力要大，前者约是后者的2.5倍。
从地球的角度来看，月球紧密围绕地球作圆周运动，从太阳的角度来看，月球是围绕太

其实月球也是绕太阳转的，轨迹如下图

【图中的黄色为太阳，紫色为地球轨道，蓝色为月球轨道。】

但月球毕竟还是直接围绕着地球旋转，浩瀚宇宙中，地月日三者引力的拉拉扯扯最终达到平衡，这是为什么呢？

剧透一下这个问题的正确答案：因为地球有“希尔球”。

【地球如何能拉住月球？】

希尔球？这是个什么东东？

这是19世纪中叶美国天文学家乔治*希尔在洛希的基础上提出的概念，“希尔球”故而得名。太阳系里星球万千，经过了早期的混乱状态，幸存下来的都是英雄，它们划分了自己的地盘，每块地盘大致是一个球体，这就是每颗星球的“希尔球”。在某星体“希尔球”内的物体将主要受到该星体的引力作用。

【美国天文学家希尔，“希尔球”以他的名字命名。】

希尔球有多大呢？

考虑两个天体的体系，每个天体 “希尔球”的半径就是它们质心到L1点的距离。所以你懂得计算拉格朗日点，就自然会算出希尔球有多大。显然，质量较大的天体希尔球更为“壮硕”，而质量较小天体只能受大天体引力的欺负，蜗居在狭小的空间里。

【还是这张拉格朗日点图，只考虑日地体系，太阳到L1的距离就是太阳的希尔球半径，中央大的L3到L1之间的就是太阳的希尔球，右边L1到L2之间的是地球的希尔球。】

你可以这么理解，如果宇宙中只有一个天体，那它的引力等势面将形成一层又一层完美的球面，如同一层层的泡泡。但宇宙毕竟不孤独，这里只考虑两个天体，双方的引力场在相互较量一番之后，就将分出高下。如同双方的层层泡泡相互碰撞，有些互相挤压，有些合并，质量较大天体维持自己泡层的能力更强，完全属于自己的泡泡当然就更大。

【可以用泡泡来理解希尔球。】

太阳系里，太阳占据了99.86%的质量，它的引力无孔不入，几乎控盘整个太阳系。八大行星的引力泡泡都受到它的挤压，越靠近太阳，希尔球就越小，比如水星、金星、地球、火星等类地行星；而远离太阳，希尔球就越大，虽然木星的质量远大于海王星，然而由于海王星距离太阳最远，反而拥有最大的希尔球。

另一方面，希尔球还与天体的平均密度有关，你看虽然类地行星的质量远小于木星、土星等庞然大物，但由于它们的密度是木星的4倍左右，因此希尔球也没见的小太多。

【八大行星和一些小行星、矮行星的希尔球半径。从左到右：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、谷神星、冥王星、阋神星。】

从上图中可以看到，地球的希尔球超过100万公里，而月球距离地球38.4万公里，在地球的希尔球内，这时你知道为什么月球绕着地球转了吧？

【月球在地球的希尔球（Hill sphere）和洛希极限（Roche limit）之间，因此既没有被地球的引力撕碎，也没有被太阳夺走。】

有人开始开脑洞了：“我也有希尔球吗？”

答案是：“有，但是太小了，没有意义。”

那么升级一下：“航天飞机有希尔球吗？这样宇航员就可以绕着航天飞机转了。”

假设航天飞机的重量是100吨，在距离地球表面300km的太空中飞行，那么可以计算出它的希尔球半径是1.2米，比它自身还小。

【如果太空中只有一辆特斯拉，那么让高尔夫球绕着它旋转是容易做到的事情。】

根据前面所述，密度和引力场是决定希尔球大小的重要因素，因此也不是说绝对不可能，一方面离地球远一点，另一方面提高物体的密度，就可以让它一边绕着地球转，还能拥有较大的希尔球。经过计算，如果在地球同步轨道（36000km）上放一个物体，密度达到55g/cm3，那就有可能拥有自己的希尔球，让别的物体绕自己旋转。可是，到哪去找如此之重的普通物质？地球上常见的物质中，密度最大的锇也只有22.59g/cm3。

别跟我提什么白矮星超固态，中子星中子态什么的，地球上没有！

【锇金属是常见物质中密度最大的。】