自然与人-10.3  地球最终如何形成了在椭圆形轨道上进行稳定公转?

李开乐

    摘要：地球从远日点俯冲到了近日点之后，由于速度过大而使离心力又大于万有引力，便必须偏离了以太阳为中心的圆的切向方向而重新调整离开太阳，逐渐沿着初次被喷射出去的路径再次跑到远日点，结果便形成了在椭圆形轨道上进行稳定公转了。

    地球从远日点俯冲到了近日点之后，由于速度过大，使离心力与万有引力之间的关系反过来变为 FG＜FL ， 从而又产生了一个重新背离太阳的加速度 （图10.3-1），在数值上，            

    与前述的情况正相反，地球在 的作用下，一离开近日点之后便产生了一个背离太阳而向外的，越来越大的速度 （图10.3-2）。 与 的合速度 偏离了以太阳为中心的圆的切向方向而向外，朝向了越来越远离太阳的角度。于是地球又重新相对于太阳越跑越远，且速度越来越小，最后又回到远日点附近，然后又再一次重复从远日点到近日点的俯冲过程。

    这样一来，地球就只能始终循环往复地在椭圆形的轨道上围绕着太阳公转了。在近日点附近绕转的线速度快，在远日点附近绕转得慢，这一点与已有的天文观测事实正好完全相符。

    “自然与人-10.1～10.3”已经定性地阐述了地球在诞生脱离母体之后的整个力学作用过程。由于那样的作用过程，便决定了地球的公转轨道必然是椭圆形。简单而形象化地说，虽然地球本来很想做稳定的圆周运动，但由于它原来并不是在相应的圆形轨道附近以匀速运动进入轨道，而是从偏离轨道很远的地方，运动方向又与轨道成了一定的交角，并带着一定的加速度（即非匀速运动）匆匆跑进轨道来的，这就使它一进入轨道之后，自己的速度和运动方向总是与理想的正圆形轨道配合不上，所以只能采取忽快忽慢和忽近忽远的办法去逼近圆形轨道，于是，其轨道也就变成了椭圆形。

    分析起来，椭圆形轨道既是地球不断进行公转速度调整的结果，也是地球为了围绕太阳做圆周运动而不断进行调整逼近的唯一途径。

    虽然我们只讲了地球绕椭圆形轨道公转的形成机理，但太阳系内部的所有行星，乃至太阳系以外的其它天体，都是同一种类的物体，它们的诞生过程都是相似的。因此，它们的公转轨道无疑也都应该是椭圆形。至于为什么有些天体的公转轨道会很接近于圆形，那是由于后期的演变所逐渐形成的，这在后面会详细说到。

图10.3-1地球在近日点的力学分析图

图10.3-2地球离开近日点后的速度分解图