为什么地球的运行轨道是椭圆的？

地球公转轨道是椭圆

一，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=mv/r，其中F为向心力，在这里由地球所受太阳引力GMm/r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/千克。因此上式变为F=mv/r=GMm/r，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。

二，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作圆周运动的应有速度，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。随着地球轨迹偏离圆周，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。

过了远日点之后，地球在运动方向上受到了引力的一个分力作用，在这个作用下逐渐加速，随着靠近太阳，引力方向变化越来越快，直到再次和运动方向垂直，这时地球运动速度最大，大于该位置作圆周运动的应有速度，所以地球再次远离太阳……，周而复始，运动轨迹就是一个椭圆。

三，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。