这个力来自太阳和地球之间的万有引力,但它并不是地球公转轨迹是椭圆的根本原因。
地球绕着太阳转,不能说速度毫秒不差,应该说公转周期毫秒不差。速度实际上一直在变化中,当然每一圈相同位置的速度是相同的。题目说运动轨迹是椭圆的,这点是对的,地球的公转轨道的确是一个椭圆形。是一个以太阳为其中一个焦点、偏心率很小的椭圆。
还说是因为有个力干扰,这点也对也不对,这个问题下面再谈。题目还问这个力来自何方?答案是这个力就是地球和太阳之间的万有引力,当然来自于太阳,除此之外,没有别的任何的力。
为什么认为“把地球运动轨迹是椭圆的原因说成是因为有力的干扰”的说法也对也不对?说它对,是因为太阳对地球的万有引力用作了地球围绕太阳运动所需的向心力,这个力总是持续改变地球的运动方向,使得地球只能作曲线运动。说它不对,是因为它不是产生椭圆轨迹的根本原因。
之所以产生椭圆轨迹是因为地球的运动速度与它距太阳的位置距离不匹配。
我们知道匀速圆周运动中,向心力的方向总是与物体的运动方向垂直,持续改变它的运动方向,结果就形成了圆周运动,它的向心力公式为F=mV²/r,其中m为物体的质量,V为物体的速度,r为圆周的半径。对于地球绕着太阳的运动,简单粗暴地说,这个向心力就等于太阳对地球的引力F=GMm/r²(其中G为万有引力常量,大小为6.67x10^-11牛·米²/千克²,M为太阳质量,大小为1.9819x10^30千克),即GMm/r²=mV²/r,解得V=√GM/r。这个公式表明地球的公转速度只与中心天体太阳的质量和距离有关,太阳质量已定,公转速度只与距太阳的距离r有关,不同距离对应不同的速度,只有这样才能保持匀速和圆周运动。换句话说,速度和距离是匹配的,如果不匹配,匀速和圆周将均不能保持。如果实际速度小于该距离上应有的速度,地球将坠落太阳;如果实际速度大于该距离上应有的速度,地球轨迹将是椭圆、抛物线或双曲线。
下面我们具体计算并比较一下地球实际轨道的应有速度和实际速度。
已知日地最近距离(近日点)r为1.471亿千米,代入V=√GM/r中,求得V≈29.97千米/秒,这是地球在这个位置如果作圆周运动应有的速度;可据观测,地球在近日点(1月初)的实际速度为30.3千米/秒,这个速度大于应有速度,这样太阳的引力不足以让地球保持圆周运动,因此地球在此点周围的轨迹开口比圆周大,从此点开始地球逐渐远离太阳,由于这时引力方向和地球运动方向夹角大于90度,因此引力对地球运动速度有一个制动作用,地球速度慢慢下降,直到7月初时速度降到最低,这时地球的运动方向刚好又与太阳引力方向垂直。
从这点开始引力方向与地球运动方向夹角开始小于90度,因此引力对地球运动速度有一个加速作用,地球运动方向开始向太阳靠近,直到来年1月初又到了近日点,地球运动速度达到了最高速。通过以上的描述和分析可知,相对于太阳而言,地球的运动轨迹就是一个椭圆,太阳居于椭圆的一个焦点。
最后小结
综上,地球公转轨迹的确是椭圆,但根本原因不是因为有力的干扰,而是由于太阳系诞生时,地球当初的运动速度稍大于在该轨道位置作圆周运动的应有速度,才导致它的轨迹是椭圆的,而非正圆形。实际上绝大部分天体的轨道都是椭圆的,
因为它们在形成之初的运动速度与其位置匹配的极少。
当然这个力也是必不可少的,它维持了地球的曲线运动,这个力就是地球和太阳之间的万有引力。
这个问题简单,只要弄清楚地球运动的本质原因,一切就迎刃而解了。
传统观点认为:地球运动是惯性运动、匀速圆周运动。又通过观测发现轨迹并非正圆,有远日点、近日点,它就是一个椭圆。并且公转、自转速度也有规律、周期性变化,于是又提出有一种未知力量产生影响。
其实不然,人类思维己被传统观点认识束缚了。钻进了死胡同,至今还在胡言乱语,又狗屁不通、振振有词,拒不接受公开辩论、容不得质疑!
鄙人不才,经过十余年思考、实验认为:地球公转自转运动属于常见的甩转运动。如同用手甩转绳子套住的物体,太阳近似直线运动,通过引力对地球有牵引、甩转和加速作作,从而甩转了球,也甩转了周边所有小一级天体。又因为引力并非钢性,弹性较大,太阳在甩转行星过程中,在二者运动相反的方向上会出现远日点;在相同的运动方向上会出现近日点;同样的道理,公转带动了自转。这也造成了公转自转舜时速度出现周期性的变化!
太阳在公转过程中甩转周边天体,通过引力作功,为这些天体提供能量,克服阻力,从而周而复始的运动。因为太阳轨迹也是曲线,所以又引起了各行星公转运动中的不同程度进动现象。
甩转运动和匀速圆周运动相近,故牛顿力学定律等同样适用!但不能以此为据否定甩转运动观点!
宇宙中大小星系、天体环环相扣,级级相连,这种甩转作用普遍存在于其中!
详细论述辩证参阅本头条<原创新观点之一:甩转假说>。
这有啥稀奇的?纯属少见多怪,就是太阳的引力作用而已,我国发射的第一颗人造地球卫星“东方红一号”目前的轨道近地点大约430千米,远地点高度大约2075千米,这不是典型的椭圆轨道吗?不就是地球引力造成的吗?卫星在最远点的时候速度最慢,此时势能最大,动能最小,卫星过了最远点开始向地球靠近,类似汽车下山,速度越来越快,势能逐渐转化为动能,到达最低点的时候,动能最大,势能最小,由于在能量转化过程中没有损耗,所以可以无限循环这个过程。地球绕太阳做椭圆运动道理完全相同。人类向月球发射探测器就是利用椭圆轨道原理,逐步抬高远地点的高度,使得飞船距离月球越来越近,当靠近到一定程度,适时启动转移轨道,进入月球轨道。抬高椭圆轨道远地点的方法是,在近地点启动火箭加速,使得飞船在具有最小的势能的时候,却有了更大的动能,这样飞船就会飞的更高,也就是使椭圆更“椭”,如果此后不再启动发动机,飞船最低点还会回到发动机最后关车的相同位置。