¿Por qué las órbitas son elípticas?

Question

Casi todos los órbitas de los planetas y otros cuerpos celestes son elípticas , no circular .

¿Esto se debe a atracción gravitacional por otros cuerpos masivos cercanos? Si este fuera el caso, un sistema de dos cuerpos debería tener siempre una órbita circular .

¿Es eso cierto?

Answer 1

Un círculo es una forma muy difícil de mantener. Incluso la más mínima desviación, y un círculo es desviado.

Las órbitas son elípticas cuando ocurre cualquiera de las siguientes cosas:

• Otro objeto golpea el planeta de tal manera que cambia su órbita. Tendría que ser masivo comparado con el objeto primario, al menos una fracción considerable.
• La interacción gravitacional con otros objetos cercanos, especialmente si resonancia ocurre. Esta es la razón por la que Plutón tiene una órbita tan elíptica.
• Diferente albedo puede hacer que las diferencias se produzcan durante un largo período de tiempo.

Estoy seguro de que también se me ocurren otras razones.

Para tener una órbita perfectamente circular, uno debe alcanzar la velocidad perfecta para su distancia del cuerpo alrededor del cual está orbitando. La conferencia Astronomía 106, velocidad orbital da la fórmula, que es:

$$V_c = \sqrt {GM \over r}$$

Cualquier desviación de esto resulta en una órbita elíptica.

Answer 2

Además de las otras respuestas quiero señalar que los cálculos de la conversación y las leyes de la fuerza te dan secciones cónicas para los dos sistemas del cuerpo, parábolas, hipérbolas y elipses (incluyendo círculos).

Las elipses son los únicos caminos para órbitas porque los otros caminos nunca más se acercan al punto de partida.

Answer 3

En el nivel más fundamental, la elipticidad proviene de la conservación de la energía, el momento angular y la $1/r^2$ la ley de la fuerza gravitacional. Cualquier estudiante de primer año de mecánica clásica debería ser capaz de tomar estas tres restricciones y obtener elipses. Lo impresionante es cómo Newton tomó las leyes de Kepler y trabajó hacia atrás para obtener las leyes de la gravedad y la conservación.

Answer 4

Si este fuera el caso, un sistema de dos cuerpos debería tener siempre una órbita circular.

Hay un número de órbitas altamente excéntricas que no se acercan a la circular, pero que son más difíciles de mantener a lo largo del tiempo, ya que es más probable que estén sesgadas por otros objetos.

Para algunas naves espaciales (por ejemplo, ESTÉREO; ver la primera película ), en realidad utilizan este comportamiento para que la nave espacial orbite la tierra de tal manera que la luna efectivamente "tire" la nave espacial donde están tratando de conseguirla.

La nave espacial Voyager utilizó este multi-planeta Asistencia gravitacional conocido como Gran gira planetaria para lograr la velocidad de escape solar con requerimientos de combustible muy modestos.

No es raro que se utilicen estas ayudas, ya que pueden reducir radicalmente los costos de combustible de una misión (hasta el punto de hacerla incluso posible), a cambio de una mayor duración de la misión.