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因为现实与理想是有差距的，而只有椭圆形的轨道才可能是稳定的。开普勒三定律描述了太阳系行星运动轨迹的三大特征，其第一定律就表明了行星的椭圆轨迹。但实际上，开普勒也曾对行星轨道是圆形的深信不疑，因为在他之前，毕达哥拉斯、柏拉图、托勒密、哥白尼都认为行星的运动轨迹是正圆形的。

开普勒也曾认为行星的运动轨道是圆形。

在早期宗教信仰的浸润下，天空是众神灵的栖息地，是人类向往的美好之地，即便早期的天文学（由占星学发展而来）已经意识到天空只是各种天体的家园而已。但对于远离地球的星空住客，遨游星空的行星被认为具有某种神秘的完美性质，正圆形的轨迹，正是当时人们对于一个由完美的方式构建世界的假想，此外伽利略、第谷和哥白尼还认为行星必定是以匀速圆周运动在各自的轨道上运行，任何对此不同意见的观点必定是对完美宇宙的否定，一种对世界的亵渎。

因此一开始开普勒一直以行星必定以正圆形轨道为基础来进行计算，然后他的计算结果，却与第谷（当时全世界唯一能获得行星视位置最精确数据的人）关于火星的观测数据产生了无法忽略的误差。在大量的反复运算后，开普勒发现只要是以圆形轨道来计算，这些误差就是不可避免的。

于是，开普勒不得不抛弃前人关于行星必定是以圆形的轨道运行的信仰，正如人们抛弃地心说一样。开普勒第一次意识到天上的行星并非想象中的那么完美，谁能确定行星的运行轨迹必须遵循我们心中的完美？

在测验了众多曲线轨迹后，最后开普勒终于在阿波罗尼奥斯编撰收录的古书籍中，找到关于椭圆的计算公式，以这个公式计算出来的结果与第谷的火星观测数据完美契合。这时，开普勒才发现行星围绕恒星的运行轨迹不是正圆而是椭圆。并提出了描述行星运行轨迹的开普勒三定律。

开普勒三定律是什么？

开普勒第一定律（轨道定律）：行星在椭圆轨道上运动，太阳位于其中一个焦点。

也就是说，行星一直在朝着太阳运动，却永远无法到达太阳。当一颗行星位于太阳最近处时，运动速度会达到最大，而当它距离太阳最远时，运动速度将达到最低。

这与原来认为的匀速圆周运动完全不一样，就因为这样一个认知的改变，开普勒描绘行星运行的图景变得越发清晰。

开普勒第二定律（面积定律）：行星在相同的时间内扫过与太阳之间的面积相同。

当行星靠近太阳时，由于速度快，在一定的时间内，行星走过的轨道弧线必定更大；而当行星远离太阳时，由于速度慢，在同样的时间内，行星走过的轨道弧线反而更小，但各自弧线与太阳构成的区间面积总是相等的。

开普勒第三定律（周期定律）：行星的运动周期的平方与其距离太阳的平均距离的立方成正比。

简单地用数学公式表达的话，即T^2=R^3，其中T为行星绕太阳运动的公转周期，以地球年为单位；R为行星与太阳的距离，以天文单位（地日距离）为单位。

比如，木星大概与太阳有5个天文单位的距离，所以R^3=5^3=125。125的平方根大概是11多点，所以木星的公转周期就是11年多。

开普勒三定律完全是经验性的总结，是基于第谷·布拉赫几十年的观察数据得出来的总结。在开普勒作为第谷助手时，也幸好第谷催促开普勒研究的是火星，而不是其他行星，不然开普勒可能永远也发现不了行星轨道是椭圆的真实情况，因为当时已知的其他5大行星轨道偏离正圆的程度都没有火星大。

在开普勒开创性的行星运动规律总结后，牛顿才提出了理论性的万有引力定律，用抽象的简单数学描述，第一次向人类展现了“世界的基本框架”。

“圆形是理想，椭圆才是现实”而理想与现实的差距，在于外界的干涉有多大。

开普勒虽然精准地描述了行星的运动轨迹，但开普勒当时却认为造成这一结果的基本因素是磁场，但显然磁力和引力是不同的。当牛顿万有引力提出后，我们才可以说真正了解了行星运行轨迹的实质，全都是引力造成的结果。

凡是有质量的物体，都会产生引力。当我们对引力的产生有这样一个基本认知，就不难发现，虽然太阳的质量占到了太阳系的99.8%，对所有行星的运动起到了决定性的作用。

但要让行星采用正圆形的轨道，就需要速度和距离在数学上具有非常固定的配合，而宇宙空间中存在太多的干扰因素，无法让行星永远保持这种固定配合。即便行星的轨道是圆形的，只要一点外来的扰动就会将其轨道变成椭圆形，所以行星处于椭圆的轨道才是常态，圆形轨道只是一种美好的憧憬而已。

而太阳系里的八大行星，基本上都能清理各自轨道上周边的引力干扰障碍物，所以它们基本都还是以近似圆形的轨道在运行，但它们彼此之间也会有一些影响，所以绝对无法是一个正圆形。而火星又离木星（太阳系最大的行星）最近，受木星引力的影响，火星的轨道当然也就是最偏离圆形的。

总结

宇宙美丽浩瀚，一样充满着纷纷扰扰。圆是一种具有诗意的绝对完美，而椭圆才是面对现实的绝对真实。

就像人无完人，面临社会上的纷纷扰扰，没有人能以完美的理想状态活着，要么潇洒的主动改变，要么苦逼的被动改变。但不管怎么变，还是要围绕心中的太阳，不然你就出轨了。

想法捕手

在太阳系中，不仅地球的运行轨道是椭圆的，其他行星的运行轨道也是椭圆的，太阳系有八颗行星，它们以不同的间隔围绕着一个中心太阳运行，每颗行星都在各自的椭圆轨道上。水星、金星、地球和火星一起构成了所谓的“内部”太阳系。这些行星旋转得最快。

更进一步，你会发现“外部”系统，由木星、土星、天王星和海王星组成。这些行星彼此之间的距离比内环中的行星要远得多，它们的轨道也往往要大得多。所有的轨道都是椭圆形的，尽管除了水星，它们看起来几乎是完美的圆形。通常只有通过严格的数学计算，人们才会发现它们实际上是椭圆形的。

宇宙中存在4种潜在行星轨道

轨道背后的基础科学是，两个质量的物体对彼此有引力，从而影响它们在太空中的运动。这是天文物理学的一个基本原则。我们通常看到一个大天体和一个小得多天体的轨道，因此大物体相对静止，而较小的天体则在"轨道"上运行。 要了解轨道，您还需要考虑两个物体为系统带来的能量，以及对轨道形状的影响。

以太阳系为例，当一个天体接近太阳时，根据它的能量和速度，它将遵循四种可能的轨道之一：螺旋轨道、双曲线轨道、椭圆轨道或圆形轨道。

螺旋轨道意味着天体将被太阳的引力以一个陡峭的角度吸引进来，也许是因为它的质量或能量非常低。这个天体将在太阳周围形成一个紧密的螺旋，甚至不能称之为轨道，它会越来越低直到撞击到太阳表面。

双曲线轨道出现在与太阳表面有很大速度或距离的天体上。天体靠近太阳时，其路径将向太阳弯曲，但其速度和距离允许它继续通过太阳，而不是被拉入重复轨道。在形成一个类似于u的双曲线轨道路径后，它将飞入太空，并且永远不会返回，这与最后两个轨道选项不同。

圆形轨道是想象的来的，虽然一些离太阳较近的行星形成了近乎完美的圆（地球只偏离3度），但真正的圆形轨道是很难实现的。这些条件必须是绝对完美的，即进入系统的能量创造出一个绝对没有偏心率的轨道，这是可能的，但非常罕见。

椭圆轨道是我们太阳系中所有行星遵循的轨道，这也解释了为什么这种类型远比完美圆更常见。当一个物体太小或太慢而无法逃脱太阳的引力时，它就会落入一个重复的椭圆轨道，这在很大程度上取决于它进入系统时的原始能量和轨道。轨道也会受到其他在轨行星物体的引力影响，使其不完美、偏心，并且高度依赖于其他因素。

形成椭圆的原因

想象一下：一个行星物体以很高的速度飞过太阳；在这一点上，它只有自己的速度，它是在最初创造时的爆炸中获得的。当它接近太阳时，一种新的力，即太阳的引力作用在物体上，并开始把它拉向太阳的方向。但当它向太阳下落时，会增加一个新的分量；这是由于引力加速而产生的速度。这个分量，再加上行星的初始速度，可以防止它坠入太阳并形成椭圆轨道。简而言之，行星的路径和速度继续受到太阳引力的影响，最终，行星会被拉回；返回的旅程从抛物线路径的末端开始。这个抛物线形状，一旦完成，形成一个椭圆轨道。

惯性和引力结合起来才能形成任何轨道，而且考虑到有许多其他因素可以影响轨道物体的速度和路径（例如，其他质量/引力来源），圆轨道是极不可能的。

然而，如果你决定成为一名天体物理学家，也许这可以成为你的职业目标之一…找到尽可能多的完美圆形轨道！

科技领航人

因为在数学和物理地理的课上表明，数学上地球就是一个球形，也是球体。意味着也是圆○形。如果要更深一步了解地球的运行轨道是椭圆，那就要探索伟大的自然科技奥秘的神奇之旅，缓慢有序的一步步了解地球的运行轨道之路，宇航员大概有机会探索，我只听说过，书上看过，还未曾亲眼目睹地球。

最熟悉的陌生人66117

地球绕太阳的公转轨道的确是椭圆，这是因为地球的运动速度与它所处的位置不匹配。

根据圆周运动的向心力公式F=mv²/r，其中F为向心力，在这里由地球所受太阳引力GMm/r²提供，m为地球质量，v为地球公转速度，r为日地平均距离，大小为1.49亿千米，M为太阳质量，大小为1.9819x10^30千克，G为万有引力常数，大小为6.67x10^-11牛·米²/千克²。因此上式变为F=mv²/r=GMm/r²，得出v=√GM/r，G和M一定，可以看出地球运动速度只与日地距离有关。不同位置距离对应着不同的速度，距离越远，速度越小。

形成椭圆轨道的理论分析

如果地球的实际运动速度大于理论计算的作圆周运动应有速度，那地球的轨迹就会脱离圆周运动，开口变大，原因当然是这个速度做圆周运动需要的向心力大于太阳的引力。随着地球轨迹偏移圆周，太阳对地球引力方向不再垂直于地球的运动方向，在地球运动反方向上受到一个引力分力加速度，对地球运动起到减速作用，直到它受到的引力大于它的实际速度对应的向心力，且引力方向与运动方向垂直时，地球停止远离太阳，开始向太阳靠近（当然随着远离太阳，受到太阳的引力也在减小，不过因它的速度下降导致所需向心力也在减小，且减小速度大于引力减小速度，这意味着地球早晚会在太阳的引力作用下再次向太阳靠近），这个转折点就是远日点。

上面是假定地球的实际速度大于理论计算作圆周运动所需速度情况下的分析结果，那实际情况到底如何呢？

据科学家测定，地球近日点绕日的实际速度为30.3千米/秒。那理论计算是多少呢？下面我们来计算一下。按近地点日地距离r=v=√GM/r=√6.67x10^-11x1.9819x10^30/（1.471x10^11）≈29.97千米/秒，显然实际速度大于理论计算值，因此如上分析，地球的公转轨道是椭圆的。

实际上，在恒星系形成过程中，天体的实际运行速度都不可能和理论计算值完全一致，只不过那些差异较大的，或坠落中心天体，或飞离中心天体，剩下的这些差异较小的以椭圆轨道运行，宇宙中绝大多数天体轨道都是椭圆的。

物原爱牛毛1

在我们的现实接触的物理常识都是出于伽利略变换，伽利略变换是由两个相对做等速直线运动的参考系中的时空变换，它非常精准的描述了我们日常生活的低速世界，在伽利略变换中，我们的时间是线性的，均匀流逝的，空间是独立的，我们测得的距离与在其中物体的运动无关。但爱因斯坦在提出相对论后我们发现很多很直观的公式在达到光速时都并不能适用了。

在伽利略变换中我们将世界看做三维的空间，如果去确定一个东西的位置，只需要去确定三个点的坐标，每一个点代表一个空间维度，这样这个地方的具体位置便确定了。

但爱因斯坦在狭义相对论中不同意这种模型，他扩充坐标点的三维转动对称性，加入时间，时间坐标并不是独立于空间的坐标，事件需要用四个坐标来标记；加入时间后，两个时间之间的联系成为时空间隔。

当一个粒子在时空运动时，它的轨迹是一条线，它的世界线，你身体中所有的粒子都会描绘出一条世界线，如有有一个高维空间的“人”观察时，你的一生就是粒子世界线的集合：所有的世界线收敛在你出生之时，犹如一条条蠕虫在时空中蜿蜒行进，你死后他们各自按自己行程独自继续前进。

在四维的模型中，在测时空间隔的公式类似于两点间的距离，但时间和空间单位不同，需要加入一个变换因子，即光速，光速作为空间和时间中不变量，即所有速度下的观测者测量的光速都是c；

但不同惯性观测者之间的坐标关系公式为洛伦兹变换，洛伦兹变换将空间坐标和时间坐标混合起来。在一个接近光速的惯性观测者和相对静止中的观测者测得的时间和距离都是不同的，时间的现象叫做时间膨胀，空间的现象叫做长度收缩；

如果时间可以膨胀，空间可以变短，那么我们使用的常量便需要谨慎对待，能量是我们用常量定义出来的，如果一个子弹的速度接近光速，在测量中根据洛伦兹不变性，可以测得子弹具有不同的值，子弹的质量随着速度加快而变大，增大的质量来源于能量，他们的关系是E=mc²；能量与质量并非独立的。物质可以创造也可以消灭，只要对应的能量改变，质量只是能量的另一种高度凝聚的形式。

以上的观点便是爱因斯坦提出的狭义相对论，在狭义相对论中，主要为惯性观测者，这样的观测者可以意识到两个事件时空间隔的不变性，但对于非惯性观测者则不同，而我们所处于的位置并不同于惯性观测者，我们是非惯性观测者，接下来就是广义相对论的思想。

你在一个密封的屋子里，不会知道自己是否运动和多快的速度，但加速度会让你感觉到力，即“惯性力”，那么你在地球表面上和在1g加速度的飞船上感觉到的重量有区别吗？并没有，这便是爱因斯坦提出的等效原理——局域的引力场与加速运动不能区分。那么，如果你在一个加速的房间里，对着墙发射一束激光，这时飞船加速了，你的激光击中的位置便偏下了，即加速度使光的运动路径看起来变弯了，等效原理来看，引力场同样能使光线弯曲。

那么这个问题惊奇的发现光的传播两点距离最短，那么在这路径上最短的距离不是一条直线而是曲线，意味着，引力场存在的话，空间是弯曲的。

而在加速度中，测得的频率同样会发生变化，远离观测者的辐射会拉长，频率变低，称为红移，向着观测者的运动的物体辐射压缩，频率增高，称为蓝移；而钟的根本含义是固定时间间隔内重复同一动作的装置，那么频率的改变意味着引力场中不同位置的时间的快慢是不同的。所以在加速度的情况下或者引力场的情况下，时间也是弯曲的。

最后的结论是引力是可以弯曲时空的，爱因斯坦认为，引力就是时空几何结构的弯曲和扭曲。

那么我们看世界的方式便可以改变：光的传播路径必须是两点之间的传播时间最短的路径，通常我们认为两点之间最短的是直线，光在两点之间直线传播，因此我们一般认为空间是平坦的欧几里得平面，如果光在引力场中发生弯曲，那么两点之间最短的传播路径应该是一条曲线，而不是一条直线。

我们回到之前的问题，地球之所以不按照圆形轨道围绕太阳运动，是因为有力的作用迫使他不能这样运动，也就是说椭圆形的路径这本来就是地球在时空中最直的运动路径，时空的弯曲是因为太阳的质量和能量造成的。

微观创业

我觉得可以用向心力等于引力推导出卫星的轨迹公式。不过对于卫星的每一个瞬间，卫星的速度是一个矢量动态值。所以需要解一个矢量微分方程，推导过程需要比较专业的知识。这个微分方程的解一定是一个椭圆方程。

黄骠马主人

行星围绕着恒星运行的轨道为什么是椭圆的原因是:因为恒星也在前行，当行星运行一圈回来的时候恒星前行的距离就是行成椭圆的原因！

常青久

在距离平方反比律的牵引力作用下，物体都会做二次曲线轨道运动，通常是椭圆。圆是椭圆的特例，在自然运动中，出现特例的几率很小，月球绕地运动算是很特异的，太接近圆了。

TonyDeng

地球的（所有行星的公转轨道都是椭圆形的，只是各行星的公转轨道椭圆状态不同。）公转椭圆轨道是如何形成，是地球向上两个层次场源体的引.斥.静三力场共同相互穿越传动带动地球内核体.外层圈体运动形成。是恒星太阳系引.斥.静三力场穿越地球内核体中引.斥.静三力体传动带动与银河系引.斥.静三力场穿越地球外层圈中引.斥.静三力体传动带动形成。当地球被恒星太阳静力场自转穿越传动带动到秋分点与春分点之间时空区域时，地球就被银河系与恒星太阳两个层次的静力场梯度逆向推斥着公转自转，所以在秋分点与春分点之间就形成了近日点。当地球被恒星太阳静力场自转穿越传动带动到春分点与秋分点之间时空区域时，地球就被恒星太阳静力场梯度与银河系静力场梯度同向推斥着公转自转，所以在春分点与秋分点之间就形成了远日点。

引力场.斥力场.静力场​.半径.纬度.梯度.平衡点

宇恒七

为什么讲地球围绕太阳公转的轨道是椭圆形的？

我们又怎么知道地球围绕太阳公转轨道是椭圆形的呢？这是不是错觉。

我们从另一个方面来分析这个结论是否正确，还是十分的错误。

我们每一天都能够经历太阳的东升西落，经历着春夏秋冬四季分明的变化。

好像气候没有太大的变化，这就证明了一点，太阳与地球之间的距离保持着一个相等的距离，它们的半径是一样的。不会出现不同的半径。

那么地球和太阳的距离一样，那就是一个正圆形而不是椭圆形。

如果地球与太阳有两个半径，就会出现极寒天气与极热天气，因为两个半径接受的太阳的热量不同。

在地球上就会出现这种现象，我们却感觉不到。

有人马上会问，不是有春夏秋冬四季变化吗？

四季分明的季节，不是地球与太阳距离造成的，而是地球的中心这根轴与太阳光的照射有一个夹角，造成的。

我们只要看到地球赤道气候始终不变就能够知道，地球与太阳的半径始终保持在一个同等的距离上。

这比两个半径的椭圆形的离太阳的距离所接受的太阳光辐射截然不同。

当太阳与地球处于椭圆形的大半径时非洲大陆都会变成南极洲，甚至更加的寒冷。

而地球运行到与太阳距离最近的小半径时，南极洲都会变成酷热的火炉。

冰川融化，地球海平面上升，淹没许多海拔低的地区。

關鍵字: 行星 轨迹 轨道