行星为什么是圆轨（圆椭圆行星轨道背后的科学秘密）

对于许多儿童来说，一个受欢迎的科学项目包括制作太阳系的立体模型，用彩绘的泡沫塑料球制作行星，用金属丝制作轨道路径。时至今日，当大多数成年人想到太阳系时，他们会想象出一组同心圆环，最大的圆环上有最远的行星，而太阳恰好位于中心。

虽然这有助于项目的整洁，但它实际上并不正确。太阳系行星(以及太空中绝大多数行星)的轨道实际上是椭圆形，而不是圆形的。可是，由于轨道是基于重力，惯性和质量的重复模式，它们怎么可能不是一个完美的圆呢？

轨道背后的基础科学是，两个有质量的天体会相互产生引力，从而影响它们在太空中的运动。这是天体物理学的基本原理。我们通常看到的轨道有一个大的天体和一个小得多的天体，所以大的天体看起来相对静止，而较小的天体绕轨道运行。要了解轨道，你还需要考虑两个天体带入系统的能量，以及对轨道形状产生的影响。

以太阳为例，当天体接近太阳时，根据其能量和轨迹，它将遵循四种可能的轨道路径之一：螺旋形，双曲线形，椭圆形或圆形.

螺旋选项意味着天体将被太阳的引力以陡峭的角度吸入，这可能是因为它的质量或能量非常低。该天体将落入一个围绕太阳的紧密螺旋中，甚至很难称其为轨道，下降越来越低，直至它撞击太阳表面。

双曲线选项发生在具有很大速度或距离太阳表面很远的天体上。天体靠近，其路径将向太阳弯曲，但其速度和距离允许它继续越过太阳，而不是被拉入重复的轨道。在形成类似于U的双曲线轨道之后，它将飞向太空，并且永远不会返回，与最后两个轨道选项不同。

圆形选项是大多数孩子想象的太阳系，尽管一些靠近太阳的行星形成近乎完美的圆（地球仅偏离3度），但真正的圆形轨道很难实现。条件必须绝对完美，即进入系统的能量创造一个绝对没有偏心的轨道，这是可能的，但非常罕见。

椭圆轨道选项是太阳系中所有行星都遵循的轨道，为什么这种类型比完美的圆更常见，这是有道理的。当天体太小或太慢而无法逃离太阳的引力时，它会落入一个重复的椭圆轨道，这在很大程度上取决于它进入系统时的原始能量和轨迹。该轨道也会受到其他绕轨道运行的行星引力效应的影响，同样使其不完美，偏心，并且高度依赖于其他因素。

想象一下：一颗行星以高速掠过太阳; 此时，它只有自己在爆炸中首次形成时获得的速度，。当它在太阳附近经过时，一个新的力，即太阳的重力，作用在行星上并开始把它拉向太阳的方向。但随着它朝太阳下落，一个新的部分被添加; 这就是由重力加速度引起的速度。这部分速度，加上行星的初速度，使其避免落入太阳，并形成椭圆轨道。

简而言之，由于太阳的引力，行星的路径和速度继续受到影响，最终行星将被拉回; 这个回程始于抛物线路径的末端。这种抛物线形状一旦完成，就形成一个椭圆轨道。

惯性和重力必须以令人印象深刻的方式结合， 才能使任何轨道出现，而且考虑到其余可以影响绕轨道运行天体的速度和路径因素（例如，其他质量/重力源），圆形轨道非常不可能。

但是，如果你决定成为一名天体物理学家，也许这能成为你的一个职业目标…找到尽可能多的完美圆形轨道！

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. sciabc

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