地球绕太阳运动的轨道是规则的圆形吗?
假设地球绕太阳运行的轨道是完美的圆形,完美的圆形意味着,在这样的轨道上,地球以完全相同的速度围绕太阳旋转,到太阳的距离也不变。这当然没问题,毕竟圆的这个形状是这样定义的。
只是物理上对这个有要求而已,要在这个圆形轨道上运行,必须满足一个动力学平衡。也就是说,地球受到太阳的重力与地球围绕太阳圆周运动产生的“离心力”完全相同。当然,都假设了完美的圆形轨道,这两种力量显然是平等的,没有任何问题。但是要记住,重力的大小与地球和太阳之间的距离有关。离心力的大小不仅与距离有关,还与地球绕太阳运行的速度有关。具体公式不必特别明确,只需要大致的概念。太阳系里不仅有太阳和地球,还有许多其他天体。这张照片现在是太阳系内部的行星轮渗轨道图,除了标记的水星、真星、地球和火星以外,所有的线都是已知的近地小行星的轨道。看起来不浓密吗?
在这种环境下,围绕太阳旋转,与近地小行星相撞是迟早的事。不管小行星有多大,如果撞上地球,地球的速度一定会改变。你记得速度和离心力有关吗?碰启桐码撞后,地球的速度稍微加快,离心力就会增大,到太阳的距离也会开始增大。相反,如果碰撞后地球的速度慢一点,地球和太阳之间的距离就会开始变小。在这两种情况下,地球将无法再沿着原先假定的“完美圆形”轨道运行。幸运的是,有一种在离心力和重力之间实现动态平衡的方法,使地球能够沿着不太完美的圆形轨道继续绕太阳运行,而不会碰撞或落到太阳上。这种轨道就是椭圆。
地球受到过这样的冲击吗,问6500万年前的恐龙,或者仰望凹凸不平的月亮,可以告诉你肯定的答案。碰撞只是极端的例子,即使不直接碰撞,其他天体也可以通过重力的远程作用改变地球的运悄哪行速度。因此,即使地球的轨道一度是完美的圆,也不能维持到今天,已经受到各种影响,变成了椭圆。更何况,圆只是椭圆的特殊形式,地球绕太阳的轨道可能一开始就不圆。