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10級
2013.09.06
圓形軌道與橢圓形軌道
假設你登上華山的東峰，站在朝陽臺上，將一塊石頭水平拋出，會看到它迅速的朝山下墜去，你也許看到它砸在了峰下的某個地方，這時如果你再用力拋出另一塊差不多大的石頭，如果你還能看到它在山下的落點，那這次的落點一定是比剛才的落點遠一些，因為你用了更大的力。
這基于一個事實，地心引力對物體產(chǎn)生向下的拉力，拉力使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化。拉力產(chǎn)生的向下速度相同，因此兩塊石頭從山上到山下的時間也一樣。但用的力不同，石頭在水平方向運動的速度也就不同，那么相同時間內(nèi)，它們在水平方向的運動距離必然不同。
再看另一個事實，地球是圓的。在物體下落運動的距離中，地球表面也向下彎曲，那么實際的落點要比在水平面上的落點要遠。如果可以讓物體的速度足夠大，在它朝地面下落1米時，地表亦向下彎曲了1米，它與地表的高度沒有變化，這樣它就永遠不會落地，產(chǎn)生了與地球表面同心的圓形軌道。
保持軌道運動的能力取決于沿地表曲線向前運動的速度，該速度必須保證物體不至于落地才行。由于高度較高的物體比高度較低的物體受到的重力影響要小，因此高度增加時，保證圓形軌道的速度可以降低一些。
如果讓物體獲得更大速度，在下落1米的時間內(nèi)，向前運動的距離足以達到地表向下彎曲了2米的地方，這樣物體到地表的距離實際上增大了，即高度增加。繼續(xù)運動則高度不斷增加，但由于重力的作用，使上行的物體逐漸慢下來，繞地球半周后，高度最大。接下來物體與地球的高度開始減小，并繼續(xù)繞地球運動。最后，球又回到原來的位置，恢復原有速度，又開始了一次原來的運動，這樣就形成了橢圓軌道。
對橢圓軌道的理解符合我們一般的認識，可以想一想如果你朝空中扔一個石塊，它在爬升時開始慢下來，在爬升到最高點時速度最慢，然后它沖向地面速度又開始回升。 橢圓軌道的速度 偏心率值近地點速度
0(圓形)軌道中各點速度相等 0.1遠地點速度的122%圓形的105% 0.3遠地點速度的186%圓形的114% 0.5遠地點速度的300%圓形的122% 0.7遠地點速度的567%圓形的130% 0.9遠地點速度的1900%圓形的138% 另外一個答案 行星軌道為什么是橢圓形的 其實橢圓軌道類似于彈簧諧振運動，是動能和勢能相互轉化的結果。
當行星在遠地點時，速度小，略低于第一宇宙速度，就被中心天體吸引過來。
隨著距離中心天體越來越近，勢能轉化為動能，行星速度也越來越大，最終再度超過第一宇宙速度，旋轉的離心力大于引力，于是行星距離中心天體越來越遠，動能轉化為勢能，速度越來越小。直至略小于第一宇宙速度時(即到達遠地點)，重新被吸引回落向中心天體運動。
就這樣周而復始。
因為行星形成時初始力量幾乎很難恰巧與軌道成切線，所以幾乎所有行星軌道都是處于動能勢能相互轉化狀態(tài)，現(xiàn)象上體現(xiàn)的就是軌道橢圓形。 為什么南半球的四季與北半球正好相反？首先，夏季與冬季和地球的近日軌道與遠日軌道基本無關，因為在浩瀚的宇宙中那一點距離不能消耗多少太陽能。太陽能的消耗主要與陽光通過大氣層的距離有關，通過的距離越長耗能越多，反之則少。
這就牽扯到地球的傾斜問題了，上面的"雨過天晴"引用的資料很對，但這些資料往往忽視了關鍵的一點，就是“地軸永遠指向北極星”，地軸傾斜23.5度再加上這一點才是地球有四季，南半球的四季與北半球正好相反的原因。
自己做個模型，地球與太陽處在同一橢圓軌道面上，地球繞太陽旋轉，這個面的近軌道斜上方“很遠處”有顆北極星，地軸一直指著它。想象一下，地球在遠軌道時，地軸也直指著近軌道斜上方的北極星，于是北半球就傾向太陽；地球在近軌道時還指著它，這樣南半球就傾向太陽。如果是動態(tài)的話，就會是地球從遠軌道處轉向近軌道處時，地球的北半球傾向太陽卻來越少，最后南北一樣，此時就是“秋分”；之后就是南半球月來傾向太陽，慢慢到達近軌道處，此此時就是“冬至”（對北半球而言）；然后就是反其道而行之，到達“春分”處；最后回到原點是“夏至”。
只是有了這樣的一個物理過程才會有下面的：
“隨著地球在公轉軌道上位置的不同而改變。地球處在遠日點時，太陽直射點位于南半球，南半球晝長夜短，白天日照時間長，又由于陽光的直射，太陽熱量經(jīng)過地球大氣時最短，地表單位面積對熱量的吸收最大，此時南半球處在夏季。相反地，地球處在遠日點時，太陽直射北半球，北半球白天變長黑夜變短，使北半球溫度較高而形成夏天，而南半球因為陽光斜射，且晝短夜長，得到的能量較少，因此溫度較低而形成冬天。半年后，太陽直射南半球、斜射北半球，因此季節(jié)互換，南半球是夏天，而北半球是冬天。如此反復，形成四季更迭?！?/span>  地球公轉為什么近日點在1月初；遠日點在7月初？滿意答案 薄荷少年 2009-07-16 地球公轉是一種周期性的圓周運動，因此，地球公轉速度包含著角速度和線速度兩個方面。如果我們采用恒星年作地球公轉周期的話，那么地球公轉的平均角速度就是每年360°，也就是經(jīng)過365.2564日地球公轉360°，即每日約0°.986，亦即每日約59′8″。地球軌道總長度是940000000千米，因此，地球公轉的平均線速度就是每年9.4億千米，也就是經(jīng)過365.2564日地球公轉了9.4億千米，即每秒鐘29.7千米，約每秒30千米。 依據(jù)開普勒行星運動第二定律可知，地球公轉速度與日地距離有關。地球公轉的角速度和線速度都不是固定的值，隨著日地距離的變化而改變。地球在過近日點時，公轉的速度快，角速度和線速度都超過它們的平均值，角速度為1°1′11″/日，線速度為30.3千米/秒；地球在過遠日點時，公轉的速度慢，角速度和線速度都低于它們的平均值，角速度為57′11″/日，線速度為29.3千米/秒。地球于每年1月初經(jīng)過近日點，7月初經(jīng)過遠日點，因此，從1月初到當年7月初，地球與太陽的距離逐漸加大，地球公轉速度逐漸減慢；從7月初到來年1月初，地球與太陽的距離逐漸縮小，地球公轉速度逐漸加快。 我們知道，春分點和秋分點對黃道是等分的，如果地球公轉速度是均勻的，則視太陽由春分點運行到秋分點所需要的時間，應該與視太陽由秋分點運行到春分點所需要的時間是等長的，各為全年的一半。但是，地球公轉速度是不均勻的，則走過相等距離的時間必然是不等長的。視太陽由春分點經(jīng)過夏至點到秋分點，地球公轉速度較慢，需要186天多，長于全年的一半，此時是北半球的夏半年和南半球的冬半年；視太陽由秋分點經(jīng)過冬至點到春分點，地球公轉速度較快，需要179天，短于全年的一半，此時是北半球的冬半年和南半球的夏半年。由此可見，地球公轉速度的變化，是造成地球上四季不等長的根本原因。 |
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