为什么行星绕太阳运行的轨道是椭圆形的?请详细解释一下。谢谢!

Question

如题所述

Answer 1

哦，这个问题的来龙去脉比较长，容我慢慢给你解释！

早在十七世纪，科学家们就注意到了行星的椭圆性轨道问题。素有“天空立法者”盛誉的德国天文学家开普勒，于1609年发表了两条关于行星运动的定律，其中第一条定律说：每一行星都沿着椭圆轨道绕太阳运行，太阳位于椭圆轨道的一个焦点上。那么，行星的运动轨道为什么是椭圆形，而不是标准的圆形呢？这一问题在万有引力定律问世之前，曾困扰了许多科学家。1684年，当时著名的科学家惠更斯、胡克和哈雷等人，虽然他们都认为天体间的引力作用存在着“与距离的平方成反比”的关系，但是，却难以解释行星的椭圆形轨道问题。据说，当哈雷登门拜访牛顿时，才知道这个问题牛顿早己在两年前解决了。

牛顿是如何解决这一问题的呢？根据物体的初始速度和位置，牛顿通过计算证明，在万有引力的作用下，物体的运动轨迹有三种：椭圆轨道、抛物线轨道和双曲线轨道。如果行星的初始速度很大或离太阳很远，就会形成抛物线轨道或双曲线轨道，它们都属于非闭合轨道。在抛物线与双曲线的轨道上，行星只能在太阳附近出现一次，以后就消失了。而太阳系诸行星之所以能够在椭圆形轨道上运行，就是因为行星最初离太阳不是很远，或者运动的初始速度不是特别大。

问题似乎顺理成章地解决了，然而一经分析就会发现，牛顿在解决行星椭圆形轨道问题时，运用的是太阳系起源的俘获说。行星椭圆形轨道的形成是有前提的，即在太阳系的演化过程中，行星必须是具有一定初始速度和位置的外来客体，这是俘获说的观点。而现代太阳系起源学说认为，行星是在原始星云盘中诞生的，星云盘在绕星云核的旋转过程中形成星云环，然后再由星云环演化为行星。行星和太阳是由同一原始星云演化而来，这样诞生的行星只能运行在标准的圆形轨道上。行星与太阳的同源性，使牛顿对行星椭圆形轨道的解释失去了理论前提。

如果说行星不是按牛顿的俘获说演化而来的，那么行星的椭圆形轨道又是如何形成的呢？答案是太阳旋转质量场的作用结果。

行星绕太阳公转，将受到来自太阳两种力的作用，其一是万有引力，力的方向垂直于行星的运动方向，它为行星的圆周运动提供了向心力。其二是太阳旋转质量场产生的涡旋力，力的方向与行星的运动方向相同，因而这种力将使行星圆周运动的线速度不断增大。

根据经典力学，做圆周运动的物体，在向心力不变的情况下，其轨道半径与线速度的平方成正比；所以当行星线速度增大时，其轨道半径将同时增大。因此，在太阳两种力的作用下，行星发生了非匀速圆周运动，由初始的圆形轨道进入了椭圆形运动轨道。行星的这一轨道演变，与银河系恒星的轨道演变过程完全相同。

唉，好辛苦！不知这样解释是否让楼主解惑？

Answer 2

行星绕地球可以做匀速圆周运动，这时候满足关系GMm/r^2=mv^2/r.即万有引力等于向心力。也就是当卫星到达地面上某一高度处时，我们人为地调整卫星的速度大小，使其满足上述关系。但是如果卫星在某一高度处时，速度大于做匀速圆周运动时的速度，卫星就要做离心运动，而做椭圆运动。
围绕太阳转动的行星，在距离太阳最近的时候速度大于在这一高度处做匀速圆周运动的线速度，所以也要做离心运动，造成椭圆运动的轨迹。

Answer 3

有一种理论是说 太阳系九大行星来自於太阳爆炸 也就是说太阳爆炸时 太阳产生了九大星 因此行星初成时具有一定的速度 根据角动量不变 使其轨道呈现椭圆形 当然 这种理论被人驳斥的最多 按我的理解就是 引力是普遍存在的 因此行星不单是受到恒星引力作用 行星在运行过程中也受到其它行星引力作用 所以其运行轨道不能呈现完美的圆形。在牛顿的书中 牛顿阐述了行星运行的几种轨道 有圆形 双曲线行 椭圆形等。天体物理学之复杂 难以用只言片语来阐述 而且想解释明白为何运行轨道的多样性 必须用理论数据来支持 建议楼主再仔细研究下开普勒第一定律，相信你会找到答案

Answer 4

假设1：地球绕太阳做匀速圆周运动，春分，夏至，秋分，冬至，因为南回归线相对于赤道对称根据圆周运动的知识可只从冬至到春分和从春分到夏至的运动时间应该相等，但事实上秋冬两季比春夏两季时间要短，说明地球绕太阳的运动不是匀速圆周运动
假设2：地球绕太阳做椭圆运动而太阳位于椭圆的一个焦点，根据曲线运动的受力特点，地球必受太阳的引力作用，当地球从冬至到春分再到夏至的过程中太阳对地球的引力要做负功，因为引力的方向与运动方向的夹角大于90度，速度减小，所以V冬至>V夏至，而春夏两季和秋冬两季所走的路程基本相等，速度不同，所以时间不同。由于地球在秋冬两季时运动速度大，所以时间要短些。春夏两季一般在186天左右，而秋冬两季只有179天左右

Answer 5

地球是怎样产生的，其中就有一个观点地球是太阳抛出的，也就是说太阳系的行星都是太阳抛出的，由于太阳本身自转，又由于行星离太阳太远，所以太阳的引力就小于行星质量产生的惯性，使太阳的引力带不动行星跟着自已一起自转，这样就使越远的行星太阳越是带不动，即离太阳越远的行星运转周期越长。太阳带不动行星就和太阳自转产生了相对运动，相对运动就是行星和太阳表面发生周期性的变化，使行星面对太阳表面产生变化，不同的太阳表面引力就会不同。比如太阳表面不同，就会和太阳赤道产生的参数不同，赤道参数不同，太阳的引力肯定就不同，引力不同就会使行星的距离产生变化，这种距离变化就使所谓的轨道是椭圆形的。另外太阳系还受其它天体的影响，使椭圆形更具复杂性。