¿Por qué la Tierra y todos los planetas giran en una trayectoria elíptica en lugar de circular?

Primero, tendremos en cuenta que todos los planetas tienen un movimiento elíptico alrededor del sol. Sin embargo, excentricidad pequeña pero son elípticas. Ahora, ¿por qué? ¿Por qué no circular o esférico?

Hagamos un pequeño experimento. Tome una sábana de goma y estírela desde todos los lados como en un trampolín. Ahora pon un peso pesado en el centro. Como saben, doblará la lámina debido a su masa. Me gusta esto-

Ahora, cuando pones relativamente menos masa de un extremo, verás que no sigue un camino circular, sino claramente un camino elíptico alrededor del más pesado. Pones más objetos y cada objeto tendrá diferentes caminos con diferentes excentricidades dependiendo de sus condiciones iniciales, masa, etc. Entonces, un círculo que es una elíptica de excentricidad cero es solo un caso especial de elipse, por lo que rara vez tenemos órbitas perfectamente circulares.

Ahora uno podría preguntarse por qué no tenemos planetas con órbitas altamente elípticas. La razón es que tales órbitas tienen un afelio muy grande pero un prehelio muy bajo, por lo que cuando se acercaron al sol fueron destruidas al chocar con objetos de órbita inferior ya que sus órbitas interferían con ellos.

A partir de este experimento, también puede tener la idea de por qué tenemos un plano eclíptico común para la mayoría de los planetas. Esta era la teoría de Einstein de que la masa dobla la curvatura del espacio-tiempo, más la masa más la flexión, y esta flexión crea el fenómeno llamado gravedad.

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Espero que ayude.

Cualquier duda o sugerencia son bienvenidas.

Porque las órbitas son secciones cónicas generales. Por qué esto es cierto es otra pregunta fascinante en sí misma, pero por ahora lo asumiré. El punto es que las órbitas circulares son ejemplos especiales de órbitas generales. Es perfectamente posible obtener una órbita circular, pero la relación entre las velocidades y la separación de los cuerpos debe ser exactamente la correcta. En la práctica, rara vez lo es, a menos que lo planeemos de esa manera (por ejemplo, para satélites).

Si arrojaras un planeta alrededor del sol realmente fuerte, su trayectoria sería doblada por la gravedad del sol, pero aún así eventualmente volaría en una tangente. Lanzarlo con mucha fuerza lo haría casi directo, ya que se mueve muy rápido por el sol. A medida que reduce la velocidad, el sol se dobla cada vez más, por lo que la tangente que vuela se inclina cada vez más hacia atrás. Por lo tanto, las hipérbolas generales son órbitas posibles. Si lo mueve a la velocidad correcta, será lo suficientemente lento como para que otros puntos tangentes ‘exactamente al revés’, y aquí el movimiento será una parábola. Menos de esto y el planeta será capturado. No tiene suficiente energía en este punto para escapar en absoluto.

Una realización clave aquí es que la ruta debería cambiar continuamente con la velocidad inicial. Imagina todo el camino trazado por un planeta con una alta velocidad. Una hipérbola casi recta, por ejemplo. Ahora, a medida que baja continuamente la velocidad, la hipérbola se dobla más y más ( continuamente ) hasta que se dobla “completamente” y se convierte en una parábola. Después de este punto, habrás capturado órbitas. Pero tienen que ser cambios constantes de la parábola . Todas las órbitas capturadas mágicamente son círculos (¿de qué tamaño de todos modos, ya que tienen que comenzar a parecer parábolas en algún momento?) No tendría ningún sentido. En cambio, obtienes elipses que se acortan cada vez más a medida que te vuelves más lento. Sigue haciendo esto, y esas elipses llegarán a un círculo a una velocidad crítica.

Entonces las órbitas circulares son posibles , simplemente no son generales . De hecho, diría que la verdadera pregunta es por qué las órbitas a menudo están tan cerca de la circular, ¡ya que hay tantas otras opciones!

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Gran pregunta! Para responder, imagine un universo enormemente simplificado con solo dos masas de puntos, uno MUCHO más grande que el otro. Incluso si uno fuera la masa de un guisante, y el otro la masa del sol, la gravedad del guisante jalaría TAN LIGERAMENTE del objeto de masa solar, distorsionando la forma circular perfecta de la órbita del guisante proporcional a la pequeña, diminuta movimiento de la estrella causado por la gravedad del guisante. Entonces, incluso en este sistema perfectamente simple, todavía hay una órbita ligeramente elíptica. En el experimento mental donde el objeto en órbita no tiene masa, y el objeto central tiene masa infinita, hay una órbita circular, excepto que no hay ningún objeto en órbita, por lo que puede concluir que la única forma de tener una órbita perfectamente circular es no tener nada en órbita en absoluto. MENTE SOPLADO

Si los planetas podrían haber seguido el camino hiperbólico, debe haber estado libre del tirón gravitacional de la estrella.

No será un camino circular debido al valor de la excentricidad de los planetas y la fuerza centrípeta no uniforme de las estrellas a los planetas en curvatura del espacio-tiempo. Algunas veces los planetas están cerca (perihelio) y otras lejos (apihelio). Incluso los cometas siguen órbitas elípticas.

Cuando la energía total del objeto que orbita bajo una fuerza cuadrada inversa (central) en una órbita cerrada y unida es negativa, la órbita es elíptica y cuando la energía es mínima, la elipse se convierte en círculo. En los albores del sistema solar, de alguna manera los objetos en órbita obtuvieron tal cantidad de energía que no es suficiente para escapar de la gravedad del Sol en una trayectoria parabólica o hiperbólica (es decir, no en una trayectoria abierta) y no es exactamente el mínimo para mantenerlos en círculo. los caminos son elípticos ya que esa es la única opción que queda.
[en realidad el círculo también es una elipse con excentricidad cero, es decir, un caso especial, por lo que la pregunta realmente significa ¿por qué las órbitas planetarias tienen excentricidad 0

En realidad, la Tierra y otros planetas están cayendo hacia el Sol cada vez. Al igual que el Sol, la Tierra y otros planetas también atraen al Sol hacia sí mismos y al Sol, y cualquier planeta en particular gira en torno a otro centro de masa equivalente a su total, pero debido a la gran diferencia en la masa del Sol y otros planetas, los planetas parecen girar alrededor del sol. Por eso los planetas giran en una trayectoria elíptica.

Todos los planetas interactúan a través de las fuerzas centrales, por lo que me refiero a la fuerza gravitacional y la trayectoria de cada planeta alrededor del sol se decide por la energía total del planeta y el sol como un sistema. Entonces, como la energía total del sistema siempre es negativa, lo que significa un sistema acotado, la trayectoria del planeta alrededor del sol será elíptica.

Pero si la energía total del sistema se vuelve cero o positiva, entonces la trayectoria será parabólica o hiperbólica.

Una vista alternativa: ningún planeta gira en órbitas elípticas. Es físicamente imposible que un planeta gire alrededor de un cuerpo central en movimiento en cualquier tipo de camino geométricamente cerrado. El sol (cuerpo central) se mueve y la órbita elíptica es un camino geométricamente cerrado. Ver: Forma de la trayectoria orbital, ‘MATERIA (reexaminada)’.

U puede consultar estos sitios para encontrar la respuesta: –

¿Por qué los planetas tienen órbitas elípticas? (Principiante)

¿Por qué los planetas no tienen órbitas circulares?