為什麼天體大多沿橢圓軌道運行?維持正圓軌道有多難

2021-01-12 騰訊網

為什麼天體大多沿橢圓軌道運行？

對於這個問題的回答是：因為天體幾乎不可能沿正圓軌道運行，所以它只能沿橢圓軌道運行。天體運行的軌道其實是引力和天體沿直線運動的趨勢相互拉扯的結果，如果這兩者能達到平衡，就會得到正圓軌道。換句話說，只有行星的速度大小剛好達到某個定值，並且速度的方向和連線嚴格垂直的時候，行星才能做標準的圓周運動。若稍有偏差，行星的運動軌跡就會變為橢圓。但這種情況幾乎不存在，至少目前科學家還未發現沿正圓軌道運行的天體。

而且天體的質量並非一成不變，在質量變化的過程中，引力也會相應地發生變化，在這樣的情況下，如果真的有某個天體在某個時刻到了形成正圓軌道的條件，也會很快被打破，最終沿著橢圓軌道運行。橢圓軌道才是天體運行最穩定的軌道。

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    網友提問：為什麼行星軌道都是橢圓的？為什麼太陽只集中在一個焦點上，那麼另一個焦點又是什麼呢？答：這個問題總是困擾著我。簡短回答一下：這個問題從數學上超綱了，尤其是在第一年的物理學和微積分範圍外。事實上太陽在一個焦點是個再正常不過的事兒，更常見的是，另一個焦點什麼也沒有。
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    那為什麼其他的小行星也是暴露在太陽風之下卻沒有形成慧尾呢？這就聯繫到另一個目前為止還沒有完全解決的問題。彗星是從哪兒來的好像有幾個版本。曾經聽到過一個版本說，彗星是在星際空間當中到處流浪的天體，受到太陽的引力被他追過來的。但顯然好像現在它不是主流了，關鍵是它到底是什麼樣子的來歷。另外就是他的這種流浪、它的數量規模到底有多大？
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    愛因斯坦在牛頓的基礎上為我們解釋了物體之間為什麼有萬有引力以及地球為什麼要按彎曲的時空運動！狹義相對論和牛頓理論不可調和的矛盾狹義相對論一個非常著名的推論是：質量和能量是等效的。這被概括為愛因斯坦著名的方程E=mc2(E為能量，m為質量，c為光速)愛因斯坦表示一個有質量的物體實際速度無法超越光速，因為接近光速物體的質量會變的無窮大，而根據上述愛因斯坦方程，需要加速的能量也必須達到無限大。所以說，相對論限制了物體運動的速度，即除了光或沒有內在質量的波，其他任何正常的物體都無法超越光速，只能以等於或低於光速的速度運動。這樣一來，相對論和牛頓理論就產生了不可調和的矛盾。
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