科学大王:宇宙印象
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太阳系中的行星为什么绕着太阳运动

在研究天体运动的多年探索中,科学家发现了天体运动的规律,开普勒定律就是德国天文学家开普勒所发现的关于行星运动的定律。开普勒第一定律指出,所有行星分别在大小不同的椭圆形轨道上围绕着太阳运动,而太阳就在这些椭圆的焦点上。那么太阳系中的行星为什么绕着太阳做椭圆轨道运动呢?

行星绕太阳公转时,会受到来自太阳的两种力的作用。一种是万有引力,行星的圆周运动所需要的向心力就是万有引力提供的。另一种是太阳旋转质量场产生的作用力,这种力的方向与行星的运动方向是相同的,因此在这种力的作用下,行星圆周运动的线速度将不断增大。根据经典力学的理论,在向心力不变的情况下,做圆周运动的物体轨道半径与其线速度成正比关系,所以当行星运动的线速度增大时,其轨道半径将同时增大。因此,在太阳的两种力的作用下,行星进行的是非匀速圆周运动,其运行轨道从初始的圆形轨道到最终进入椭圆形运动轨道。

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hntc太阳系行星轨道图

小贴士

开普勒第一定律规定一个行星围绕着它的恒星转动,其转动轨道半短轴的立方与半长轴的平方的比值是一定的,而且这个值在任何情况下都不会改变。因此在有了长轴与短轴的情况下,自然就有了行星运行的椭圆轨道了。