地球围绕太阳运转的轨道会像卫星围绕地球运转的轨道那样消失吗?

卫星以圆形的轨道围绕地球运转(通常所说的圆形实际上只是个特例)因为它们的运转速度足以超越因地心引力而导致它们经常向地球逆行的速度。它们体验了“向心力”加速度——向心力是一种向轨道中心运转的速度。这个模型也经常被用作展示地球如何围绕太阳运转,虽然地球围绕太阳运转的轨道没有卫星围绕地球运转的轨道那么圆。

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虽然这个并不能解释为什么卫星的运转轨道会消失并且卫星殒落到地球。如果唯一的作用力就是永远不变的地球引力的话,那么每一个轨道应该像以前那样——卫星不应该殒落到地球。

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然而,卫星确实会殒落到地球,因为它们不是在一个绝对真空的空间运转——地球的大气层向宇宙空间延伸得很广,即使非常稀薄(不像在地球周边那么厚)。那么稀薄的大气像你们所熟知的其它液体那样流动——例如,水。它的流动会减慢卫星的运转速度(因为摩擦力)。

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在同等地球引力的作用下,运转得越来越慢的卫星意味着运转轨道越来越靠近地球——大气层的密度越来越大。密度越来越大的大气层意味着摩擦力越来越大,因此卫星运转的速度越来越慢,运转的轨道也加速消失。正如你们所注意到的,这样导致运转轨道从最初的减速逐步加速地减速直到卫星恰巧与大气层撞个正着并燃烧。

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虽然这个答案没能回答那个问题——地球围绕太阳运转速度减慢是否因为与太阳外层的“大气层”接触了。最直接的回答是否定的,——因为太阳离地球很远而且由于地球质量很大,任何作用力相对而言也是很小的,对加速度的影响就更小了。实际上,如果轨道开始消失,那么来自太阳的辐射压力将增强,这样将限制轨道消失的速度。因此,总的来说——不大可能。

谨记牛顿的运动定律将有助于解释这个问题。一个物体将保持静止或以均速运动直到有外力作用将其改变。卫星的运转轨道会消失是因为它们的整体质量相对来说很轻,所以仅需很小的作用力足以改变它们的运转速度导致运转轨道消失。地球的质量很重而不太可能遇到足够大的作用力使其减慢运转速度。地球将在其运转轨道上安全地运转直到太阳变成一个红色的大火球而将其吞没。

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地球围绕着太阳以一亿四千九百六十万公里的平均速度运转,而且公转一圈需要大概365.256天(1个回归年)。在此期间,地球运转了九亿四千万公里(五亿八千四百万米)。地球的运转轨道的偏心率为0.0167。因为在太阳-地球系统中,太阳的质量占比为99.76%,地球运转轨道中心与太阳的中心非常接近。

从地球上看,每个太阳日星球在轨道上前进运动让太阳相对于其它星体来说以1°(或者太阳或月亮每12小时运转的直径)向东移动。地球的公转速度平均约为30公里/秒(109044公里/小时;67756英里/小时)。这个速度足以覆盖地球7分钟内运行的直径和4小时内向月亮方向移动的距离。

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从太阳或地球的北极观察,地球是以反时针方向围绕着太阳运转的。从相同的观察点看,地球和太阳都是围绕着它们各自的轴心以反时针方向运转的。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. physlink

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