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  • 1 # 地理愛好者

    地球是行星,太陽是恆星,地球圍繞太陽轉。但是為什麼不是正圓軌道,而是橢圓軌道呢?

    這個謎題難道了很多人。大名鼎鼎的英國皇家科學院院長鬍克和哈雷彗星的發現者哈雷都沒有解決,答案被牛頓的萬有引力定律解決了。有興趣可以看下下面兩段有關的小影片:

    哈雷和胡克討論行星繞日運動為啥是橢圓的問題,兩個人都沒有解決 https://www.ixigua.com/i6500423266857910798/?utm_source=toutiao&utm_medium=feed_stream#mid=3698782831

    牛頓1642年生於英格蘭,問題學生學習有多拼?後來發現了萬有引力 https://www.ixigua.com/i6500423290111132174/?utm_source=toutiao&utm_medium=feed_stream#mid=3698782831

    當行星在遠地點時,速度小,略低於第一宇宙速度,就被中心天體吸引過來。隨著距離中心天體越來越近,勢能轉化為動能,行星速度也越來越大,最終再度超過第一宇宙速度。旋轉的離心力大於引力,於是行星距離中心天體越來越遠,動能轉化為勢能,速度越來越小.直至略小於第一宇宙速度時(即到達遠地點),重新被吸引回落向中心天體運動,就這樣週而復始。

    簡單回答,祝好!

  • 2 # 雅閣居士閒逸雅居

    地球圍繞太陽執行,輪道為什麼不是完美圓形?想必是地球執行軌道受到太陽系其它星球的引力影響,和太陽東西南北磁極的引力大小影響,地球軌道才有了離太陽近軌道和遠軌道,也就有了地球的一年四季,春夏秋冬之分,地球才有萬物生命的生機。

  • 3 # TiandirenisAmituofo

    所有太陽系裡的星球,不僅僅是地球,其執行軌道都是橢圓形的。正圓形只是一個封閉空間裡只有一個行星圍繞著太陽運轉的時候可能出現的一種軌道。但實際上這是不可能存在的。因為我們的宇宙是一個廣大無垠的空間,通常一個太陽系中,存在著多個行星。因此,橢圓形軌道才是宇宙中行星圍繞著太陽運轉的最為可能的形態。

    這一點最早是被天文學家開普勒發現的。開普勒1609年出版的《新天文學》提出兩個行星運動定律,十年後開普勒提出行星運動第三定律。這三大行星定律分別認為,(1)每個行星都在一個橢圓形的軌道上繞太陽運轉,而太陽位於這個橢圓軌道的一個焦點上。

    (2)行星執行離太陽越近則執行就越快,行星的速度以這樣的方式變化:行星與太陽之間的連線在等時間內掃過的面積相等。(3)行星距離太陽越遠,它的運轉週期越長;運轉週期的平方與到太陽之間距離的立方成正比。

    最後需要指出的是,正圓形實際上是橢圓形中的一種特殊形式。這種特殊的形式,在開放的多個星體執行的空間中是不存在的。

  • 4 # 章彥博

    因為圓形的軌道是一個極為特殊的情況,而橢圓形的軌道,相對來說,出現的機率會遠遠大於圓形。我舉一個更為簡單的例子:我有一個線段,隨機線上段上標點,那麼,幾乎所有的點,都不線上段的中心。我相信大部分人都能理解——畢竟一個點和一個線段相比,太小了,隨機抽到的機率為零。

    那麼,橢圓形軌道於圓形軌道相比,也就相當於線段於點的關係。我們來考慮一個問題:要給定哪幾個引數,可以確定一個行星的運動狀態。這裡說的運動狀態,指的是軌道、速度。而實際上,可以根據軌道計算出行星在軌道上不同位置的速度。所以,確定一個軌道的形狀,就完全確定了行星的執行狀態。

    進一步的,我們需要哪些引數,來確定一個軌道的形狀呢?注意,我們這裡暫時只考慮束縛態的軌道,也就是說,軌道中所有的位置,距離恆星都是有限距離的。這樣,軌道就只有橢圓一種情形(圓是橢圓的特殊情況)。

    橢圓的形狀有很多種表示方法,比如半長軸於離心率,或者長軸與短軸。但是不論怎樣,都需要兩個引數來表示一個橢圓的形狀。而圓則不一樣,只需要一個引數:半徑。

    這樣,我們就可以用(a, b)來表示一個軌道的形狀。顯然,a與b可以取任意正值,而只有a等於b的時候,軌道是圓形,其他任何情況,軌道都是橢圓形。我們從幾何概型的角度去看,結果就非常明瞭了——如果是隨機生成軌道的話,那麼產生圓形軌道的機率是零。

  • 5 # Steed

    不如,我們先假設,地球繞太陽執行的軌道就是一個完美圓形吧!

    完美圓形,意味著在這樣一條軌道上,地球將以完全相同的速度繞著太陽旋轉,到太陽的距離也始終保持不變。這當然沒有問題,畢竟圓這個形狀就是這麼定義的。

    只不過物理上對此是有要求的。想在這條圓形軌道上運轉,必須滿足一個力學平衡,也就是地球受到太陽的引力,恰好等於地球繞太陽做圓周運動而產生的“離心力”。當然,都已經假設完美圓形軌道了,這兩個力肯定是相等的,沒有任何問題。

    不過,需要記住的是:引力的大小,與地球到太陽的距離有關;而離心力的大小,除了與距離有關以外,還與地球繞太陽的速度有關。具體公式不必特別清楚,只要有個大致的概念就好。

    接下來,看看會發生些什麼。

    太陽系裡不只有太陽和地球,還有許多其他天體。上面這張圖,就是目前太陽系內側的行星軌道圖,除了標明的水星、金星、地球和火星以外,其他線條都是已知的近地小行星的軌道。看起來密密麻麻是不是?在這樣的環境下繞太陽執行,跟近地小行星相撞是遲早的事。

    那就撞上了吧!

    不管小行星有多大,只要是撞上地球,就必然會改變地球的速度。還記得速度與離心力有關嗎?如果碰撞後,地球的速度快了一點點,那離心力就會變大,導致到太陽的距離也開始變大。反過來也一樣,如果碰撞後地球速度慢了一點點,就會導致地球到太陽的距離開始變小。

    不論哪種情況,地球肯定是沒辦法再沿著原來假設的“完美圓形”軌道運行了。好在,離心力和引力之間有辦法達到一個動態平衡,使得地球不會因此就被撞飛出去或者掉落到太陽上面,而是繼續沿著一條不那麼完美圓形的軌道繞太陽執行。

    這樣的軌道,就是一個橢圓。

    地球有沒有遭受過這樣的撞擊呢?問問6500萬年前的恐龍,或者抬頭看看坑坑窪窪的月亮,都可以告訴你肯定的答案。

    碰撞只是一種極端的例子,就算不直接撞上,其他天體也能夠透過引力的遠端作用改變地球的執行速度。所以,就算地球的軌道曾經是一個完美圓形,它也不可能保持到今天,早就受到各種影響而變橢圓了。

    更何況,就像其他回答講的那樣,圓只是橢圓的一個特殊形態,而地球繞太陽的軌道,可能從一開始就不是圓的。

  • 6 # 艾伯史密斯

    答:這是限制性二體問題下,萬有引力定律的必然結果。

    地球質量遠遠小於太陽,屬於限制性二體問題,太陽受到地球引力產生的運動可以忽略,然後根據萬有引力定律,可以推匯出二體問題中,小天體繞大天體的運動方程為圓錐曲線:

    其中e為偏心率,當e=0時,軌道為正圓;當0<e<1時,軌道橢圓。

    其中完美正圓的情況,屬於極為特殊的例子,需要物體的切入速度有精確的大小和方向,除非上帝親自放上去,不然完美正圓的條件幾乎不可能得到滿足;後期也沒有動力,往正圓方向發展。

    而地球繞太陽的運動,屬於0<e<1,所以軌道是橢圓。

    地球近日點:1.472億千米;

    地球遠日點:1.521億千米;

    偏心率只有0.016722,相當於你畫一個半徑1米的圓,誤差只有1.6釐米,肉眼區分根本看不出來,基本可以認為是正圓。

  • 7 # 星辰大海路上的種花家

    地球圍繞太陽執行,軌道為什麼不是完美圓形?

    圓形軌道是行星繞行恆星那無數軌道中的其中一種,絕對對完美的情況下才會出現圓形軌道,理論上只有1次機會,但橢圓形軌道卻有無數次機會,那麼假如有一箇中獎率為1/∞的彩票,相信應該是沒有人會中獎的,我們也相信地球一樣不可能!

    開普勒第三定律

    其中最關鍵的一點是在相等時間裡掃過的面積是一樣的!

    地球的遠地點和近地點距離相差約600萬千米,對於如此距離半徑的軌道來看,這個偏心率才0.016722,算是是一個非常正的圓形了。當然除了冥王星之外(0.248),八大行星的偏心率都不大!

    從上圖也可以看出一個奇特的現象,近日點時,我們北半球反而是冬天,而遠日點時卻是夏天,您對這個問題有過考慮嗎?但另外一個要提醒一下的是,南半球卻恰恰相反......是不是有點搞腦子了?

    另外宇宙中是否會存在正圓形軌道的行星呢?按理來講應該是有機會的,但就像本文開頭的那樣,那個1/∞的機率看上去實在有些嚇人,儘管宇宙中的恆星至少也在4×10^22個以上,行星就更多了,但是否有這樣的天體依然是一個未知數!

  • 8 # 仰望人生星程

    木星引力把地球向外拉,其實水、金、地、火,之間也有引力,再加上太陽引力,各引力同時作用,所以形成了近似橢圓軌道

  • 9 # 紅色微平臺

    地球視角看,地球是以橢圓軌道繞太陽公轉。

    然而,整個太陽系繞銀河系銀核公轉,以銀河系銀核為視角看,地球繞太陽以螺旋旋轉軌跡繞太陽公轉。

    打個比方,一輛轎車繞環島前行,車頭上的風車開始旋轉,風車葉上一點的運動軌跡就是我們地球繞太陽運動的軌跡,風車軸心就是太陽的位置。

    參考系不同,運動軌跡就不同。

  • 10 # 黃驃馬主人

    維持一個行星繞恆星執行需要的條件是,行星離開恆星的慣性力與受到的引力產生動態平衡,並由此行星形成橢圓軌道。行星遠離恆星時速率變小,在橢圓的最遠的點不足以脫離引力作用,在引力的作用下物體沿橢圓軌道,加速飛行。在慣性力產生的離心力始終平衡的情況下,行星的軌道為一個圓。但是這只是一個理想狀態,一般情況下,行星的軌道基本是一個橢圓。地球軌道的偏心率已經算是很小的,基本上可以看做圓形軌道了。

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