¿Por qué la órbita de la Tierra es elíptica y no circular?

En las leyes de Newton, la fuerza de gravedad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, por lo que cuanto más cerca esté un planeta del Sol, más fuerte es la atracción. Esta forma de la ley conduce naturalmente a órbitas elípticas: si tomas cualquier objeto y le das velocidad al azar, se moverá alrededor del Sol en alguna órbita elíptica. Puede probarlo usted mismo en este simulador en línea: http://www.nowykurier.com/toys/g …

Coloque un objeto masivo (Sol) en algún punto y deje que un objeto más ligero (planeta) se mueva con cierta velocidad inicial.

Si la velocidad es demasiado baja, el planeta simplemente caerá al sol. Pero si no es demasiado lento, seguirá un camino elíptico. Esta es la forma en que funciona la ecuación F = k / R ^ 2.

Para hacer que la órbita sea circular, debe crear condiciones iniciales muy precisas: haga que la velocidad inicial sea perpendicular a la dirección del planeta Sol y proporcione una velocidad muy precisa, no demasiado baja ni demasiado alta. Si la velocidad no es correcta, obtendrás una órbita elíptica nuevamente.

Ahora la pregunta interesante es: ¿por qué la órbita de la Tierra (y muchos otros planetas) está tan cerca de un círculo? La respuesta radica en la forma en que nacieron la Tierra y otros planetas, debe haber muchos objetos chocando entre sí y afectándose entre sí antes de que todo se asentara en esas bonitas órbitas casi circulares. Pero esa es otra historia.

La forma de la órbita es una competencia entre la inercia y la gravedad.

En un sistema de dos cuerpos de masas puntuales, las órbitas elípticas y circulares son estables y ambas son posibles, pero circular es menos probable para una energía dada, solo hay una órbita circular para una energía dada, pero hay una infinidad de órbitas elípticas.

La Tierra real no es una masa puntual, y tampoco lo es el Sol. Además, el sistema solar tiene más de dos planetas. En particular, Júpiter causa una fuerza perturbadora significativa en la órbita de la Tierra.

Estas perturbaciones causan que la excentricidad de la órbita de la Tierra varíe periódicamente a lo largo del tiempo entre casi cero, donde está ahora, y hasta 0.05, en una escala de tiempo de aproximadamente 100,000 años. [1]

En realidad, la órbita de la Tierra no es una curva cerrada, por lo que no es una elipse ni un círculo.

La ley de Kepler es una buena aproximación pero no es perfecta.

Notas al pie

[1] Ciclos de Milankovitch y glaciación

Todas las órbitas, de hecho todos los círculos naturales, son realmente elipses. Un círculo es una cosa perfecta y si se aleja incluso de la perfección, no es un círculo.

La excentricidad matemática define qué es una forma cónica.

* La excentricidad de un círculo = 0

* La excentricidad de una elipse es> 0 pero <1

* La excentricidad de una parábola es = 1

* La excentricidad de una hipérbola es> 1

Un círculo es una elipse con una excentricidad cero (0). Las mismas ecuaciones son soluciones a las ecuaciones de movimiento orbitales para todas las excentricidades, incluido el cero. El atractor central puede estar en cualquier foco (f1 o f2).