¿Están los planetas orbitando el sol a una velocidad constante todo el tiempo? Si es así, ¿qué está compensando la pérdida de velocidad de los planetas debido a las fuerzas gravitacionales?

En una órbita perfectamente circular, la velocidad sería constante (aparte de una cantidad extremadamente pequeña de fricción).

Sin embargo, en una órbita elíptica este no es el caso. Esto ha sido capturado cualitativa y cuantitativamente por la segunda ley del movimiento planetario de Kepler, declarada a principios del siglo XVII:

Un segmento de línea que une un planeta y el Sol barre áreas iguales durante intervalos de tiempo iguales.

Cuanto más cerca esté el planeta del objeto sobre el que gira, más rápido se mueve. Esto también es cierto para las órbitas circulares.

Esto se representa en el siguiente diagrama tomado de la Enciclopedia Británica:

La aceleración / desaceleración es una consecuencia directa de la ley de gravedad de Newton. No se pierde ni se crea energía. Simplemente se convierte de potencial a energía cinética en el campo gravitacional y viceversa.

Ya veo algunas buenas respuestas en esta cadena, pero quería agregar que el Sol imparte una cantidad absolutamente minúscula de aceleración gravitacional en la Tierra a través de la interacción de las mareas, ya que la concentración de masa (muy pequeña) que se forma en el Sol “debajo” de nuestro planeta siempre lidera por delante debido a la tasa de rotación del Sol de ~ 25 días. Además, a medida que el sol pierde masa lentamente a través de su conversión de combustible en energía y su emisión de viento solar, nuestra distancia orbital aumenta muy lentamente. La combinación de estos dos efectos significa que la Tierra se está alejando del Sol a una tasa de menos de una pulgada por año.

Conservacion de energia. Conservación del momento angular. Además de los efectos de las mareas y los efectos relativistas, que son muy pequeños cuando se trata de las órbitas de los planetas, lo que sucede es que el planeta sigue un camino elíptico alrededor de su estrella, volviendo sobre sus pasos para siempre. La velocidad varía, ya que el planeta aumenta la velocidad cuando está en el tramo de entrada de la elipse {sol en foco} y pierde velocidad cuando está en el tramo de salida. La fuerza gravitacional en el planeta lo acelera “hacia abajo” en el tramo interno y lo arrastra más lentamente en el tramo externo. Todo el tiempo, la componente lateral de la velocidad del planeta, multiplicada por la distancia desde ella hasta su estrella, permanece constante. (Conservación del momento angular).

Cuando el planeta va exactamente de lado a la línea entre él y su estrella, la fuerza de gravedad actúa para hacer que cambie la dirección de movimiento del planeta, pero no hace que el planeta se acelere o desacelere. Eso es porque en ese momento, ninguna de las fuerzas está en la línea de movimiento actual del planeta. Sin viento de cola, sin viento de frente, por lo tanto, no hay cambio en la velocidad.

El planeta en órbita más rápido es Mercurio, el más lento, Neptuno. No es casualidad que Mercurio esté más cerca y Neptuno más alejado del sol. Los planetas no se desaceleran ni aceleran a menos que su órbita no sea circular. La velocidad de todos ellos es, por lo demás, constante. Esto es cierto debido a la ley del momento angular. Intenta visualizar esto. Trace la posición actual de Mercurio. Espere una hora y trace la nueva posición. Une los puntos entre sí y con el sol. Es un triangulo. El área de este triángulo es la misma para Mercurio que para Neptuno durante esa misma hora. Extraño no es eso. Gracias a Isaac Newton.