地球公转轨道为什么是椭圆形的

2025-04-06 07:07:29

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回答1：

地球的公转轨道为什么是椭圆形
关于地球的公转轨道为什么是椭圆形，科学家门还在争论不休。有的科学家提出了碰撞说等理论。碰撞说认为，早期的太阳系在形成过程中，原始的行星受到了小行星的撞击和其他一系列扰动，才导致椭圆轨道的形成。这叫行星徙动理论。但碰撞说难以解释太阳系的角动量分配异常。因此目前始终没有一个使人信服的科学说法。
我们知道，椭圆形公转轨道是因为离心力大于向心力；圆形公转轨道是因为离心力等于向心力。以地球为例，地球在近日点自西向东公转时，离心力大于向心力，所以地球离太阳越来越远，到远日点时离心力等于向心力：地球在远日点自西向东公转时离心力小于向心力，所以地球离太阳越来越近，到近日点时离心力等于向心力。
科学家门之所以争论不休，关键是对地球的起源没搞清楚。地球膨裂说认为，太阳系是原始太阳爆炸形成的，也就是行星是太阳爆炸形成的。46亿年前，太阳因内部的核聚变而发生爆炸，飞出许多熔融的火球，这些熔融的火球冷却后形成了行星、月亮、小行星、卫星和慧星，地球就是其中之一。一些大的火球在冷却的过程中，由于受到表面张力的作用，形成了球形。一些小的火球来不及收缩成球形，而冷却成了不规则的形状，形成了火星和木星间的小行星带、小行星。一些小一点的火球由于离大火球较近而被“俘获”，形成了大火球的卫星。一些离太阳较近的行星具有较重的物质；一些离太阳较远的行星，具有较轻的物质。这是因为离太阳较远的行星具有的液态氢等物质和太阳表面的熔融物质一样，并且较轻，而且处在太阳表面，因此它们在太阳爆炸时获得了较大的离心力，飞离太阳较远；距离太阳较近的行星具有的岩石、金属等物质和太阳表面下面的熔融物质一样，并且较重，而且处在太阳表面的下面，因此它们在太阳爆炸时获得了较小的离心力飞离太阳较近。
地球的公转轨道为什么是椭圆形呢？地球膨裂说认为，因为地球是太阳发生爆炸飞离太阳的，所以离心力大于向心力。这就像人造卫星的初始地球轨道是椭圆形一样。因为人造卫星是从地球上发射出去的，人造卫星有一个飞离地球的离心力，而且离心力大于向心力，因此人造卫星的初始地球轨道是椭圆形。因为人造卫星是被月球“俘获”的，离心力等于向心力，所以人造卫星的初始月球轨道为是圆形
为什么各行星的近日点和远日点都在太阳的同一侧？这是因为这些行星在太阳爆炸时，在太阳的同一侧近日点飞出的。这就像人造卫星的地球公转轨道近日点就是人造卫星的发射点一样。
我们知道，行星的公转轨道是椭圆形，卫星的公转轨道是圆形。月球是地球的卫星，那月球围绕地球的公转轨道为什么是椭圆形呢？地球膨裂说认为，这是因为月球是被地球“俘获”的，本来公转轨道应该是圆形，但当月球围绕地球第一圈公转时正好外侧火星经过，因为外侧的火星吸引使月球的公转轨道圆形变成了椭圆形。而有些卫星在第一圈公转时没有外侧的行星经过，所以公转轨道还是圆形。例如海卫一。
按照星云说的观点，太阳和行星是同源的，它们都是原始星云形成的，因此它们的公转轨道应该是圆形的。可我们从行星的公转轨道是椭圆形的可以看出，太阳系绝不是原始星云形成的，而是太阳爆炸形成的。

回答2：

椭圆的轨道是地球对附近的天体引力的折中.仅有一个行星和一个恒星的系统是没有任何意义的.早期的太阳系在形成过程中,原始的行星受到了小行星的撞击和其他一系列扰动,才导致椭圆轨道的形成.这叫行星徙动理论.
首先：正圆轨道也是椭圆轨道的一种,只不过是特殊的椭圆轨道.
如果要地球完全按照正圆轨道运转条件是十分苛刻的,首先就必须让太阳的其他行星消失,接着离太阳比较近的恒星也必须消失,否则他们就会对地球产生影响导致地球运转轨道的改变.
地球绕太阳公转,在给定的能量的条件下,可能的轨道有无数条,圆轨道只是其中的一条而已.如果想要地球按正圆轨道运行,地球的能量,动量要满足一定条件.就是任一时刻,地球的动能Ek和势能Ep的关系满足 Ek = -Ep/2.或者说当 Ek = -Ep/2时,地球运动方向垂直于日地连线.这个条件非常苛刻,即便是地球在正圆轨道上运行,一点微小的扰动都可以改变这种状态,使得地球在新的椭圆轨道上运行.
高中物理书上只是书人造卫星从远地点向近地点运动会加速,势能转化为动能.从近地点向远地点运动会减速,动能转化为势能.
当卫星速度正好为第1宇宙速度时,轨道为正圆.当卫星速度介于第1宇宙速度和第2宇宙速度之间时,轨道为椭圆.
严格来讲,所有人造卫星的轨道都是椭圆形的.比如地球赤道同步卫星,是人类期望达到纯正圆形轨道的卫星,这样在地面上看地球赤道同步卫星,它会天空中的一个固定点.但是因为受多种其他因素的影响,卫星轨道不能完全达到正圆,而是一个比较接近正圆的椭圆.於是,在地面上看地球赤道同步卫星,它是在天空漂移,在画8字.
在万有引力作用下,行星绕恒星运动或卫星绕行星运动只有两种情况：椭圆或双曲线,其中只有椭圆是稳定的．圆只是椭圆的特例．
圆是一种理想状态,大多数卫星的运动并不要求达到圆的轨迹．只有同步卫星希望更接近圆的轨迹．但实际上发射精度不可能达到正圆,而且空间力的作用复杂,任何因素的影响,都会使轨道发生变化,因此同步卫星也不是正圆的．
--------------------资料----------------------
开普勒定律：[来自网络]
1．开普勒第一定律（轨道定律）：所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动,太阳是在这些椭圆的一个焦点上．
2．开普勒第二定律（又叫面积定律）：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积．
3．开普勒第三定律（又叫周期定律）：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等．
开普勒123定律同样适用于人造卫星.
椭圆的几何性质：[高中]
一个平面里,到两定点的距离之和[前提是大于两点间距]固定的点的集合.
机械能守恒：[初中]
卫星的势能和动能相转化中守恒.

回答3：

纯圆周运动的条件：一、初速要与向心力垂直，二、此半径的向心力与万有引力相等。多数天体运动不可能满足此苛刻条件，初速往往与引力有一个不垂直的角度，改变速度方向的向心力与万有引力不匹配，促使改变曲率半径才能相适应。所以，天体运动轨道都是椭圆，开普勒三大定律就是椭圆运动的总结性规律，高等物理上对三定律有严格证明。
地球虽为椭圆轨道，但接近正圆。平均半径为r=1.5亿公里，平均速度v=30公里/秒，周期为恒星年T=365.2464天。

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