Question

地球为什么绕着太阳转？

地球为什么围着太阳转

Answer 1

地球在太空中运动，太空中的物质密度是极低的，接近真空。因此我们可以假设地球运动时不受阻力（这个假设将在第二个问题下论述）。在太阳-地球系统没有耗散力（把能量转化为热能散发到真空中的力，例如摩擦力）参与的情况下，地球的运动将遵循角动量守恒。假如地球的运动轨道是一个以太阳为圆心正圆，根据牛顿第二定律，由于引力永远垂直于运动方向而不对其做功，那它将永远作匀速圆周运动，保持与太阳的距离不变。

现实中，地球的轨道并不是一个正圆，而是一个偏心率非常小的椭圆。但是只要系统中无耗散力作用，那么我们总是能够使用角动量守恒定律及能量守恒定律。

由这两个定律加上牛顿运动定律，可以推演出开普勒行星运动三大定律，即：

椭圆定律：行星绕恒星旋转的轨道为椭圆，恒星在椭圆的其中一个焦点上

面积定律：单位时间内行星与恒星的连线划过的面积不变。

调和定律：行星绕太阳的周期平方与其轨道半长轴的立方成正比。

具体的推导百度就有。不赘述

虽然行星的运动轨道为椭圆轨道，但本质上是重力势能与动能的转换。没有耗散力保障了系统的总能量不变。同时，虽然地球和太阳之间的距离在一个运动周期内会改变，但是由于万有引力做功，地球的速度也在改变，保证地球所需的向心力和太阳对地球的引力一直都是“平衡”的。

例如，地球从近日点运动到远日点，太阳对地球的引力减弱，然而于此同时，万有引力做负功，地球运动速度减缓，所需的向心力减小。从而一直保持平衡。

综上，在没有耗散力参与的情况下，地球能够保持在椭圆轨道上运动，万有引力与向心力保持平衡，不会被吸进去或者飞走。

然后是第二个问题。

如前述，地球-太阳系统在无耗散情况下是稳定的。太空中存在尘埃、陨石等等，这些物质和地球的摩擦和撞击会带走地球的动能。

Answer 2

地球在太空中运动，太空中的物质密度是极低的，接近真空。因此我们可以假设地球运动时不受阻力（这个假设将在第二个问题下论述）。在太阳-地球系统没有耗散力（把能量转化为热能散发到真空中的力，例如摩擦力）参与的情况下，地球的运动将遵循角动量守恒。假如地球的运动轨道是一个以太阳为圆心正圆，根据牛顿第二定律，由于引力永远垂直于运动方向而不对其做功，那它将永远作匀速圆周运动，保持与太阳的距离不变。

现实中，地球的轨道并不是一个正圆，而是一个偏心率非常小的椭圆。但是只要系统中无耗散力作用，那么我们总是能够使用角动量守恒定律及能量守恒定律。

由这两个定律加上牛顿运动定律，可以推演出开普勒行星运动三大定律，即：

椭圆定律：行星绕恒星旋转的轨道为椭圆，恒星在椭圆的其中一个焦点上

面积定律：单位时间内行星与恒星的连线划过的面积不变。

调和定律：行星绕太阳的周期平方与其轨道半长轴的立方成正比。