地球運行軌道爲什麼是橢圓

地球運行軌道爲什麼是橢圓，在現實生活中，很多人都知道地球是圍繞着太陽公轉的，而公轉的運行軌道呈現了一個橢圓形，下面就爲大家分享地球運行軌道爲什麼是橢圓。

地球運行軌道爲什麼是橢圓1

橢圓的軌道是地球對附近的天體引力的折中。僅有一個行星和一個恆星的系統是沒有任何意義的。早期的太陽系在形成過程中，原始的行星受到了小行星的撞擊和其他一系列擾動，才導致橢圓軌道的形成。這叫行星徙動理論。

首先：正圓軌道也是橢圓軌道的一種，只不過是特殊的橢圓軌道。

如果要地球完全按照正圓軌道運轉條件是十分苛刻的，首先就必須讓太陽的其他行星消失，接着離太陽比較近的恆星也必須消失，否則他們就會對地球產生影響導致地球運轉軌道的改變。

地球繞太陽公轉，在給定的能量的條件下，可能的軌道有無數條，圓軌道只是其中的一條而已。如果想要地球按正圓軌道運行，地球的能量，動量要滿足一定條件。

就是任一時刻，地球的動能Ek和勢能Ep的關係滿足Ek=-Ep/2。或者說當Ek=-Ep/2時，地球運動方向垂直於日地連線。這個條件非常苛刻，即便是地球在正圓軌道上運行，一點微小的擾動都可以改變這種狀態，使得地球在新的橢圓軌道上運行。

高中物理書上只是書人造衛星從遠地點向近地點運動會加速，勢能轉化爲動能。從近地點向遠地點運動會減速，動能轉化爲勢能。

當衛星速度正好爲第1宇宙速度時，軌道爲正圓。當衛星速度介於第1宇宙速度和第2宇宙速度之間時，軌道爲橢圓。

嚴格來講，所有人造衛星的軌道都是橢圓形的。。比如地球赤道同步衛星，是人類期望達到純正圓形軌道的衛星，這樣在地面上看地球赤道同步衛星，它會天空中的一個固定點。但是因爲受多種其他因素的影響，衛星軌道不能完全達到正圓，而是一個比較接近正圓的橢圓。於是，在地面上看地球赤道同步衛星，它是在天空漂移，在畫8字。

在萬有引力作用下，行星繞恆星運動或衛星繞行星運動只有兩種情況：橢圓或雙曲線，其中只有橢圓是穩定的．圓只是橢圓的特例．

圓是一種理想狀態，大多數衛星的運動並不要求達到圓的軌跡．

只有同步衛星希望更接近圓的軌跡．但實際上發射的精度不可能達到正圓，而且空間力的作用複雜，任何因素的影響，都會使軌道發生變化，因此同步衛星也不是正圓的．

開普勒定律：

1．開普勒第一定律（軌道定律）：所有的行星分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽運動，太陽是在這些橢圓的一個焦點上．

2．開普勒第二定律（又叫面積定律）：太陽和行星的連線在相等的.時間內掃過相等的面積．

3．開普勒第三定律（又叫週期定律）：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方與公轉週期的二次方的比值都相等．

開普勒123定律同樣適用於人造衛星。

橢圓的幾何性質：[高中]

一個平面裏，到兩定點的距離之和[前提是大於兩點間距]固定的點的集合。

機械能守恆：[初中]

衛星的勢能和動能相轉化中守恆。

地球運行軌道爲什麼是橢圓2

橢圓的軌道是地球對附近的天體引力的折中。僅有一個行星和一個恆星的系統是沒有任何意義的。早期的太陽系在形成過程中，原始的行星受到了小行星的撞擊和其他一系列擾動，才導致橢圓軌道的形成。這叫行星徙動理論。

太陽在帶着太陽系的所有行星，在宇宙中進行着運動。而任何物體都是有慣性的，這就導致了原本從理論上來說應該是圓形的軌道發生了變形，形成了所謂的橢圓形軌道。行星運行的軌跡遠比我們想象的要複雜，也就是地球自誕生那日起就沒有回到過同一點上，不是簡單的圓形或橢圓形軌道，而是更復雜的螺旋形軌道

搜尋系外行星方法：

1、天體測量法。天體測量法是搜尋太陽系外行星最古老的方法。這個方法是精確地測量恆星在天空的位置及觀察那個位置如何隨着時間的改變而改變。如果恆星有一顆行星，則行星的重力將造成恆星在一條微小的圓形軌道上移動。這樣一來，恆星和行星圍繞着它們共同的質心旋轉。由於恆星的質量比行星大得多，它的運行軌道比行星小得多。

2、視向速度法。視向速度法利用了恆星在行星重力的作用下在一條微小的圓形軌道上移動這個事實，目標是測量恆星向着地球或離開地球的運動速度。根據多普勒效應，恆星的視向速度可以從恆星光譜線的移動推導出來。

3、凌日法。當行星運行到恆星前方的時候，恆星的光芒會相應減弱。光芒減弱的程度取決於恆星和行星的體積。在恆星HD 209458的例子中，它的光芒減弱了1.7%。天文學家用凌日法發現了恆星HD 209458的行星HD 209458b。

地球運行軌道爲什麼是橢圓3

地球爲什麼會繞太陽轉？

嚴格地來說，地球並不是單純的受到太陽的引力繞太陽公轉。而是繞着地球與太陽組成系統的的質量中心而轉動(如果不考慮其它天體的影響)。

我們要知道太陽是太陽系的中心天體，而地球只是太陽系中一顆普通的行星，太陽的質量是地球質量的33萬倍，日地的公共質量中心離太陽中心僅450千米。

這個距離與約爲70萬千米的太陽半徑相比，實在是微不足道的，與日地1.5億千米的距離相比，那就更小了。

迄今爲止，我們也只能根據物理去解釋這個話題，要知道宇宙中並不是任何物質都是靜止不動的，就算再大的物質，它們都是由最小的物質也就是原子組成。

無時無刻都在運轉的以原子核爲中心的物質構成了整個宇宙中的所有一切物質的存在，旋轉的質子和電子同時具備了引力的，這就是引力作用的必然結果。

地球公轉是指地球按一定的軌道環繞太陽的運動，方向是自西向東（與自轉方向一致），即地球的北極上空向下俯瞰地球呈現逆時針，從南極上空俯瞰的話就是順時針。

而地球的公轉是一種週期性的圓周運動，因此地球的公轉包括角速度和線速度兩個方面，如果採用一個恆星年作爲地球公轉的週期，由於地球公轉的平均角速度是每年360°，也就是經過365.2564日地球公轉360°，計算得知每日公轉0.986°，即平均角速度爲1°/天。

又由於地球軌道總長度爲940000000千米，換句話說就是經過365.2564日地球就公轉了9.4億千米，可以計算，線速度=940,000,000KM/365天=940,000,000秒/（365x24x3600）秒=29.8千米，大約也就是每秒30千米。

萬有引力定律和開普勒定律。

由於太陽和地球之間有萬有引力的作用，所以導致了地球圍繞太陽作週期性運行，而萬有引力和地球公轉所產生的離心力之間處於平衡狀態，地球才得以穩定運行。

曾經也有科學家們認爲行星的運行軌道是標準的圓形，但是隨着開普勒對行星軌道的深入研究，這一說法才漏出了破綻。

開普勒在對火星運行的觀測數據的基礎上編制更加詳細的火星運行週期表，很快他發現火星並不是在軌道上按照正圓形運行，相反火星總是“出軌”。

因此，開普勒認爲或許天體的軌道運行應該是帶有一定偏心率的橢圓，在一定的深入研究後，著名的開普勒第一定律和第二定律就這樣誕生了。

由開普勒運動第二定律（對於每一個行星而言,太陽和行星的連線在相等的時間內掃過相等的面積）SAB=SCD=SEK 可以得到。

地球公轉速度與日地距離是有關係的，由於地球的運動軌跡是橢圓軌道，那地球公轉的角速度和線速度就不是一個固定的值，會隨着日地距離的變化而改變。

在近日點時，公轉的速度會比較快，據計算角速度爲1°1′11〃/日，線速度爲30.3千米/秒；在遠日點的時候，地球公轉的速度就比較慢，據計算角速度爲57′11〃/日，線速度爲29.3千米/秒。

地球的公轉帶來的現象:比如四季的形成、季節的變化、晝夜長短的變化和五帶的劃分 等等。

地球在進行公轉時，地軸是傾斜的，並且它的空間指向保持不變。由於地球在公轉軌道的不同位置，地球表面受太陽照射的情況也就不完全相同，就產生了季節。至於地球的公轉爲什麼可以形成那麼多現象，這裏就不一一舉例了。

有人這時候提出疑問既然地球繞太陽轉，每個週期的速度可以說是毫秒不差，軌跡卻是橢圓的。

是不是有個力干擾軌道的運行？

其實不然，從開普勒定律我們能夠看出，行星圍繞恆星運轉軌道是橢圓形就是一個定律，並不是由於其它作用力導致的。

這是標準的橢圓方程，其中e爲該橢圓的偏心率，也就是說當e＝0時，行星公轉軌道爲正圓形；當 0

地球繞太陽公轉軌道是一個橢圓形，這是由地球與太陽之間的距離、公轉初始速度以及太陽質量共同決定的，其偏心率介於0和1之間，並非有另外的一個作用力干擾。

地球的公轉軌道爲什麼是橢圓？

我們知道，太陽是在太陽系的中心，然後八大行星一圈一圈的以圓形圍繞太陽進行運動。但是實際上根據開普勒第一定律，地球圍繞太陽公轉的軌道是一個橢圓，而且這個橢圓的偏心率e＝0.0549，非常接近標準圓。

在太陽系內，各個行星圍繞太陽進行運動，在此同時太陽系也在銀河系中圍繞着銀心運動，這樣就可以理解爲是太陽在牽引着各個行星圍繞銀心運動。

那也就是說我們的地球是在小範圍內圍繞太陽運動，大範圍內圍繞銀心運動，於是地球就受到了兩個離心力。

那如果當地球運動到太陽與銀心之間時，此時的兩個離心力方向相反，離心力就會減小，這個時候地球受到太陽的萬有引力將大於離心力，於是地球會向太陽靠近，形成了近日點。

如果當地球位於太陽和銀心的同側，兩離心力方向相同，離心力發生疊加會變大，太陽的萬有引力小於離心力，地球就會發生遠離太陽的現象，這個時候形成了遠日點，這就形成了一個橢圓軌道。

舉個例子來理解一下，如果站在公交車裏，車子向右側轉彎，這個時候你肯定會因爲離心力增加而被甩向左側。我們也可以通過計算來證明地球公轉呈現橢圓軌跡，由圓周運動的向心力公式F=mv/r，這時的向心力F爲是由太陽引力的GMm/r提供。

所以就有mv/r=GMm/r，得地球的公轉速度v=√GM/r（r是日地平均距離，M爲太陽質量，G爲萬有引力常數），通過這個式子可以發現地球的公轉速度只與日地距離有關，而日地距離會發生變化，所以速度也會發生變化。