太陽系中的行星為什麼都是橢圓形軌道,而不是圓形軌道?

時間 2021-05-06 08:20:26

1樓:

為了形成穩定的系統,萬有引力與離心力得相等,如此的話軌道就得是圓形。而從概率上來講,橢圓是一種不標準的圓,標準的情況只有一種,而不標準的情況千千萬萬,所以出現軌道是標準圓的概率很低而出現橢圓的概率很高,就這樣。

2樓:自學生

都是一對內和外的電壓電流時間的標準,因為整個太陽系統的外太空,都是朝著乙個方向執行的時間空間。近點是外空執行時間方向的前方,遠邊是外太空執行時間方向的後面。執行的行星時間,是太陽的高溫變成了行星的單面膨脹,外太空的低溫變成單面收縮的行星時間,一冷一熱的時間變化,變成浮力和重力的時間動力,內外的時間動力變成了長形的圓周時間。

3樓:asdsa76543

一般來說,小天體在受到其它較大天體的萬有引力作用的同時,一般都存在乙個特有的初始運動方向和初始運動速度。。一般來說,「圓形軌道」只能作為這種「圓錐曲線運動」中極其罕見的特例存在。

4樓:想法捕手

因為現實與理想是有差距的,而只有橢圓形的軌道才可能是穩定的。克卜勒三定律描述了太陽系行星運動軌跡的三大特徵,其第一定律就表明了行星的橢圓軌跡。但實際上,克卜勒也曾對行星軌道是圓形的深信不疑,因為在他之前,畢達哥拉斯、柏拉圖、托勒密、哥白尼都認為行星的運動軌跡是正圓形的。

在早期宗教信仰的浸潤下,天空是眾神靈的棲息地,是人類嚮往的美好之地,即便早期的天文學(由占星學發展而來)已經意識到天空只是各種天體的家園而已。但對於遠離地球的星空住客,遨遊星空的行星被認為具有某種神秘的完美性質,正圓形的軌跡,正是當時人們對於乙個由完美的方式構建世界的假想,此外伽利略、第谷和哥白尼還認為行星必定是以勻速圓周運動在各自的軌道上執行,任何對此不同意見的觀點必定是對完美宇宙的否定,一種對世界的褻瀆。

因此一開始克卜勒一直以行星必定以正圓形軌道為基礎來進行計算,然後他的計算結果,卻與第谷(當時全世界唯一能獲得行星視位置最精確資料的人)關於火星的觀測資料產生了無法忽略的誤差。在大量的反覆運算後,克卜勒發現只要是以圓形軌道來計算,這些誤差就是不可避免的。

於是,克卜勒不得不拋棄前人關於行星必定是以圓形的軌道執行的信仰,正如人們拋棄地心說一樣。克卜勒第一次意識到天上的行星並非想象中的那麼完美,誰能確定行星的執行軌跡必須遵循我們心中的完美?

在測驗了眾多曲線軌跡後,最後克卜勒終於在阿波羅尼奧斯編撰收錄的古書籍中,找到關於橢圓的計算公式,以這個公式計算出來的結果與第谷的火星觀測資料完美契合。這時,克卜勒才發現行星圍繞恆星的執行軌跡不是正圓而是橢圓。並提出了描述行星執行軌跡的克卜勒三定律。

克卜勒第一定律(軌道定律):行星在橢圓軌道上運動,太陽位於其中乙個焦點。

也就是說,行星一直在朝著太陽運動,卻永遠無法到達太陽。當一顆行星位於太陽最近處時,運動速度會達到最大,而當它距離太陽最遠時,運動速度將達到最低。

這與原來認為的勻速圓周運動完全不一樣,就因為這樣乙個認知的改變,克卜勒描繪行星執行的圖景變得越發清晰。

克卜勒第二定律(面積定律):行星在相同的時間內掃過與太陽之間的面積相同。

當行星靠近太陽時,由於速度快,在一定的時間內,行星走過的軌道弧線必定更大;而當行星遠離太陽時,由於速度慢,在同樣的時間內,行星走過的軌道弧線反而更小,但各自弧線與太陽構成的區間面積總是相等的。

克卜勒第三定律(週期定律):行星的運動週期的平方與其距離太陽的平均距離的立方成正比。

簡單地用數學公式表達的話,即T^2=R^3,其中T為行星繞太陽運動的公轉週期,以地球年為單位;R為行星與太陽的距離,以天文單位(地日距離)為單位。

比如,木星大概與太陽有5個天文單位的距離,所以R^3=5^3=125。125的平方根大概是11多點,所以木星的公轉週期就是11年多。

克卜勒三定律完全是經驗性的總結,是基於第谷·布拉赫幾十年的觀察資料得出來的總結。在克卜勒作為第谷助手時,也幸好第谷催促克卜勒研究的是火星,而不是其他行星,不然克卜勒可能永遠也發現不了行星軌道是橢圓的真實情況,因為當時已知的其他5大行星軌道偏離正圓的程度都沒有火星大。

在克卜勒開創性的行星運動規律總結後,牛頓才提出了理論性的萬有引力定律,用抽象的簡單數學描述,第一次向人類展現了「世界的基本框架」。

克卜勒雖然精準地描述了行星的運動軌跡,但克卜勒當時卻認為造成這一結果的基本因素是磁場,但顯然磁力和引力是不同的。當牛頓萬有引力提出後,我們才可以說真正了解了行星執行軌跡的實質,全都是引力造成的結果。

凡是有質量的物體,都會產生引力。當我們對引力的產生有這樣乙個基本認知,就不難發現,雖然太陽的質量佔到了太陽系的99.8%,對所有行星的運動起到了決定性的作用。

但要讓行星採用正圓形的軌道,就需要速度和距離在數學上具有非常固定的配合,而宇宙空間中存在太多的干擾因素,無法讓行星永遠保持這種固定配合。即便行星的軌道是圓形的,只要一點外來的擾動就會將其軌道變成橢圓形,所以行星處於橢圓的軌道才是常態,圓形軌道只是一種美好的憧憬而已。

而太陽系裡的八大行星,基本上都能清理各自軌道上周邊的引力干擾障礙物,所以它們基本都還是以近似圓形的軌道在執行,但它們彼此之間也會有一些影響,所以絕對無法是乙個正圓形。而火星又離木星(太陽系最大的行星)最近,受木星引力的影響,火星的軌道當然也就是最偏離圓形的。

宇宙美麗浩瀚,一樣充滿著紛紛擾擾。圓是一種具有詩意的絕對完美,而橢圓才是面對現實的絕對真實。

就像人無完人,面臨社會上的紛紛擾擾,沒有人能以完美的理想狀態活著,要麼瀟灑的主動改變,要麼苦逼的被動改變。但不管怎麼變,還是要圍繞心中的太陽,不然你就出軌了。

5樓:看書太少

其實這一問題很簡單,題主也說出了答案只是自己不敢肯定罷了。行星軌道其實我們在高中物理學習萬有引力定律和圓周運動時就已經知道,物體作圓周運動的原因是因為受到一些力,而這些力共同產生的效果使物體的軌跡和圓一樣,而我們這個效果用向心力來詳細描述,所以老師也反覆叮囑過向心力只是效果力,不能說物體受向心力。那麼為什麼行星的軌道不是圓形的呢?

這很簡單高中物理所學的知識是建立在理想模型之上,其真正自然意義上的圓周運動幾乎不會存在。而且我們要知道正圓是橢圓中最為特殊的一種情況,稍有一絲外力影響軌跡就不可能是圓。在宇宙中由於天體質量很大,縱然它們之間的距離很遠,但他們之間的引力卻不能忽視。

因此每乙個行星並不是只受乙個引力,拿地球來說它不僅受到太陽的引力,還要受其他七大行星的引力以及月球等其他天體的引力,所以就注定不可能是完美的圓周運動。其實克卜勒也早以提出三大定律:克卜勒在2023年發表的偉大著作《新天文學》中提出了他的前兩個行星運動定律。

行星運動第一定律認為每個行星都在乙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乙個焦點上。行星運動第二定律認為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。

十年後克卜勒發表了他的行星運動第三定律: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。當然因為考慮到理解問題,以上只是小科最簡單的解釋,大家理解哦

6樓:姜世欣(姜士新)

由於太陽系在圍繞銀河系高速執行,在太陽糸前面的行星軌道被壓縮,在太陽系後面行星軌道被延長,所以成乙個近似園型軌道,這個道理可以從蕙星執行型壯可以看出。

7樓:

軌道問題,不論牛頓引力理論還是廣義相對論,都用有效勢場來描述。顯然,束縛物體的能量需小於0,即動能和勢能之和小於0,否則會逃逸。

在牛頓框架,有效勢能曲線的最低點對應圓軌道,其它小於0的點對應橢圓軌道,等於0的點對應拋物線軌道,大於0對應雙曲線軌道。(縱軸是有效勢能,橫軸是到中心天體的距離。)

在廣義相對論中,複雜些。施瓦西度規時,

一種類似情形,

第二種,第三種,

8樓:荊棘谷的魚人

我是這樣理解的,因為太陽系裡還有其他行星,他們的萬有引力也會對地球產生影響,還有地月的相互影響,另外太陽系圍繞銀河核心運動也有影響

9樓:trainchou

如果這個問題是在已知克卜勒第一定律的基礎上的話,定律說得很清楚,行星軌道是橢圓,圓形作為一種特殊的橢圓,也是符合克卜勒第一定律的。所以太陽系的行星軌道都不是圓形的概率是極大的。

至於為什麼是橢圓,就是克卜勒第一定律的推導問題了。

推導過程參見維基百科:https://

zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BC%80%E6%99%AE%E5%8B%92%E5%AE%9A%E5%BE%8B#.

E5.BC.80.

E6.99.AE.

E5.8B.92.

E7.AC.AC.

E4.B8.80.

E5.AE.9A.

E5.BE.8B.

E6.8E.A8.

E5.AF.BC

我剛開始也有和題主一樣的疑問,後來發現是把問題想得過於簡單了。

10樓:問鼎世界

不知道用「根據萬有引力」解釋的人到底有沒有想過自己活在什麼年代,萬有引力早在19世紀就被認為是錯誤的,說實話用它在解釋蘋果為什麼能砸到你的頭還有點接近。何必用錯誤的理論在這邊爭執不休。用愛因斯坦的想法,太陽壓在乙個面上使得這個面凹陷,行星在這個凹陷的面滾動,引力波的證實存在意味著,它們最終是會碰到一起的,所以行星的軌道都是以螺旋形不斷向太陽逼近,雖然很小。

以這個基礎,太陽也在繞銀河系中心旋轉,相當於太陽凹陷的面在移動,想想,在這個移動的凹陷的面上陷入滾動的行星,軌道自然會被拉扁,最終成了類似橢圓形的螺旋狀,應該不難想想吧

11樓:凡無

其實既不是正圓也不是橢圓的,橢圓說只是圍繞星相對於被圍繞星而言。而實際上他們的活動軌跡其實是螺旋線運動的,當地球圍繞太陽運動的同時太陽也圍繞這銀河核心運動,所以這時地球就不單單是黃道平面的運動,而且還跟著太陽向前運動,所以他的軌跡是螺旋線式的向前運動。

12樓:

其他人都解釋了為什麼是橢圓軌道,我從另乙個角度說一下:

大家都知道萬有引力的系統具有轉動對稱性,相應的運動積分是角動量,我們如何來理解這個轉動對稱性?橢圓並不具有轉動對稱性,但是圓有轉動對稱性。力學系統的轉動對稱性說的並不是軌道是轉動對稱的,而是說比如把軌道轉過任意的角度,依然是乙個可能的軌道。

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