行星的轨道为什么是椭圆形而不是正圆形？

~ 在人类 历史 上，日心说的早期模型把太阳系的行星轨道都定为圆形，后来证明这是错误的。但现今的还有不少人依然这样去理解，当你跟一些人谈到太阳系各行星轨道时，他们依然会在心中描绘出一组同心圆，太阳在中心，其它行星就在那些以太阳为圆心的正圆轨道上运行。我也不知道为什么到现在还有这么多人错误的理解太阳系。

日心说的早期太阳系模型，看上去简单、整洁、一目了然，的确有助于认识理解。可惜它实际上是错误，太阳系的行星，以及绝大多数其它星系的行星轨道实际上是椭圆形的，而不是圆形的。照说，行星的轨道是受太阳的引力和自身的运动惯性和质量的影响，而这些又是一个重复往反的模式，应该为圆形轨道才合理呀，怎么就都成了椭圆轨道了呢？下面一起来看看吧。

行星要形成一个相对里定的轨道，那就必然要受到某种控制。轨道背后的基本原理是，两个有质量的天体会因为引力相互吸引，这会影响到它们的运动行为。通常情况下我们会看到一个小质量的天体围绕着一个质量大得多的天体运动，大质量天体看起来是相对静止的，小质量的天体看上去以固定且重复往反的路径绕其运行，我们就把这条路径称为它的动行轨道。要准确了解轨道，还得要考虑两个天体的能量对轨道会产生怎样的影响。

行星通常会有四种可能性的轨道，拿我们的太阳来说吧，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，椭圆形或者圆形。

螺旋形轨道：这种轨道不会长久存在，从字面上就可以看出这种轨道不是固定的，而是变化的。如果一颗小质量的天体靠近太阳，当它自身的引力和速度及离太阳的距离去综合下仍不能与太阳的引力达到一个平衡时，它就不会稳定下来，要么就以螺旋型轨道靠太阳越来越近最终撞上太阳，要么就以螺旋型轨道绕太阳一定的次数获得足够加速度后逃逸离去。

双曲线轨道：双曲线轨道和螺旋形轨道一样，都不是固定轨道，但它们是可以被理解的。出现双曲线轨道的天体分两种情况，一种是它的运动速度非常大，另一种是他离太阳的距离足够。当这样的天体靠近太阳时，它的运行方向由于太阳引力的影响，会向太阳靠近从而出现弯曲，但由于它的速度或距离足够大，它能够越过太阳继续前行，而不会被拉入重复轨道。在围着太阳画一个类似于U形的双曲线轨道之后，就飞走了，只是飞行方向因为太阳的引力而发生了改变。如果这种天体速度再慢些，或者距离离太阳再近一些，就会变成前面说的螺旋形轨道。

圆形轨道：是最完美的轨道，也是大多数人心中的轨道，因为他很容易理解，也就很容易在心中想象出来。的确有一些行星形成了近似完美的圆形轨道，但离真正的圆还是有差距。要形成完美的正圆轨道很难。条件也必须是绝对完美的，那就是进入系统的天体，它们的相互作用要刚好稳定在一个绝对没有偏心力的轨道上，这种可能性是有的，但非常罕见。我认为这种轨道相对在双星系统中更容易实现，因为没有第三者的引力影响，在长时间的运转调合下有可能会出现这种轨道的。

椭圆轨道：这是所有恒星系中最长见的轨道，也是太阳系中所有行星所运行都的轨道，为什么椭圆轨道更常见呢？这是因为往往一个恒星系的构成很复杂，各天体间存在一定的相互影响。天体太小或太慢而无法逃离太阳，但也不会被吸入太阳时，它会慢慢的运行出一个重复的椭圆形轨道，这在很大程度上与形成它的原始能量和轨迹有关，同时也与其他绕恒星运动的天体引力的影响，这样它的轨道便不会完美，总是无法形成正圆形轨道。

当一颗天体以高速掠过太阳时，它会受到太阳引力的影响，它就会向太阳方向靠近，轨迹发生弯曲，这个表现在天体上的力也可以理解为太阳重力。但天体本身是高速前进的，现在又多了一个大阳重力，在轨道发生变化的同时，它的速度也提高了，这个时候，它其实是以更快的速度在前，也就是说，太阳重力不仅仅是改变了它的轨道，还改变了它的速度，这就是重力加速度，也叫引力弹弓效应。这个速度使它刚好可以越过太阳，不会掉落到太阳上去。随着天体远离太阳后，速度便不会再增加了，但太阳的引力是大范围的，所以天体持续受到太阳引力的影响，最终又被拉回来，经过太阳后又被抛射出去，再拉回来，经过一段时间后，最终达到一个平衡点形成一个稳定的椭圆轨道。

形成一个稳定的椭圆轨道，需要多方面的因素，其中惯性力和重力要非常巧妙的结合，使其刚好不会坠入太阳，又刚好不会逃离太阳系。再经过长时间的调和，最终才会形成一个稳定的椭圆轨道。而轨道又很容易受到外部因素影响，比如与其它行星不定期的靠近、远离，都会使其发生一些轻微的变化，所以要形成一个圆形轨道非常难。

当然，一个干净的，没有其他天体影响的双星系统，是可以形成这种圆形轨道的。

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成安县15377166018： 为什么实际中行星的轨道是椭圆的,而不是圆周运动??? - ？
壤饱良附： 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...

成安县15377166018： 为什么天体的轨道是椭圆的? - ？
壤饱良附：[答案] 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...

成安县15377166018： 为什么行星的轨道都是椭圆形而没有圆形?高中物理里都是把行星轨道认为是圆的,各种计算都能符合,但实际上轨道都是椭圆的,为什么呢?圆形也符合物... - ？
壤饱良附：[答案] 如果只有一颗星星和它的卫星的话,卫星的轨道一定是圆形的,但是这么多的天体不均匀的有续的分布在天空中,那么卫星在每个位置受到的力都是不一样的,而它本身的总能量又是不变的,所以他轨道只能是圆形的.

成安县15377166018： 为什么行星(比如地球)绕恒星运动的轨迹都是椭圆的? - ？
壤饱良附： 没有什么优势.进入椭圆轨道的原因在于天体运行的初始条件不可能那么完美.如何能够进入正圆轨道呢?两个条件,第一,入轨速度等于本地环绕速度.第二,入轨速度方向与重力方向垂直.这两个条件差一点点都不行.速度快一点或者慢一点,角度差一点都会进入椭圆轨道.由于天然形成天体不可能绝对符合这些条件,而人造天体就更不可能绝对符合这样的条件.所以无疑例外的只能进入椭圆轨道.

成安县15377166018： 为什么行星绕恒星运动都是椭圆轨道? - ？
壤饱良附： 宇宙中目前观测到的行星,在围绕恒星运转时的轨道都是椭圆形而不是圆形,至今没有一个能够服众的答案.总结各种学说,原因有如下三点: 第一,圆形只有一种,而椭圆有无数种.从概率上来看,行星轨道为椭圆的概率,比圆形高出了无数倍. 第二,行星在围绕恒星运转过程中,在不同的点儿上受到的外力是不同的. 第三,因为恒星在带着本星系内所有行星,在宇宙中进行着运动.而任何物体都是有惯性的,这就导致了原本从理论上来说应该是圆形的轨道发生了便宜,形成了椭圆形轨道. 上述理论,没有任何一条被证实是绝对正确的,但是都有其正确的成分.

成安县15377166018： 为什么行星轨道是椭圆而非圆？
壤饱良附： 因为要是过一个点的正圆轨道,那么它的速度的大小,方向要很准确的等于在这个圆轨道的高度的一个可以计算出来的速度,而要是过这个点椭圆轨道非常多,无穷多个,这样行星的可能速度也是无穷个,而行星通过恒星附近,被恒星捕获的成为行星的时候,它的速度等于那个距离的正圆轨道的准确要求速度的可能性基本没有,所以一般都是椭圆轨道,除椭圆轨道之外,还有其他类型曲线轨道,但其他比如是双曲线,是不会封闭循环的.

成安县15377166018： 行星运动的轨道为什么是椭圆形而不是圆形？
壤饱良附： 因为物质世界是不稳定的. 假设有一颗行星的运动轨迹是圆形的,那么当某一时刻它受到一个外力的作用,那么它以前的平衡就要被打破,它就不能在按照以前的轨道运动,就会偏离以前的圆形轨道运动,而当它偏离之后,它又要受到它的恒星的引力的作用,把它弄到他以前的位置上去运动,当它回到以前的位置时,由于惯性,它还要再往另一边偏离,这样它就一直 在这种偏离中运动,也就是椭圆运动了.

成安县15377166018： 为什么星球的运行轨道都是椭圆,而不是圆? - ？
壤饱良附： 这个涉及到扰动,具体计算在理论力学的书上会有一定介绍,简单来说就是圆轨道抗干扰能力弱,当收到外界干扰时就会变为椭圆轨道

成安县15377166018： 人造卫星绕地球运行的轨道为什么要是椭圆形的?而不是圆形的?或者说为什么会这样? - ？
壤饱良附： 椭圆和圆形的都有,圆形的是正常的环绕轨道,椭圆的一般是变轨是需要的

成安县15377166018： 为什么行星的轨道都是椭圆形而没有圆形?？
壤饱良附： 如果只有一颗星星和它的卫星的话,卫星的轨道一定是圆形的,但是这么多的天体不均匀的有续的分布在天空中,那么卫星在每个位置受到的力都是不一样的,而它本身的总能量又是不变的,所以他轨道只能是圆形的.