月球繞地球運行的軌道為什麼是橢圓形？

月球繞地球運行的軌道為什麼是橢圓形？

橢圓形軌道
假設你登上華山的東峰，站在朝陽臺上，將一塊石頭水准拋出，會看到它迅速的朝山下墜去，你也許看到它砸在了峰下的某個地方，這時如果你再用力拋出另一塊差不多大的石頭，如果你還能看到它在山下的落點，那這次的落點一定是比剛才的落點遠一些，因為你用了更大的力.
這基於一個事實，地心引力對物體產生向下的拉力，拉力使物體的運動狀態發生變化.拉力產生的向下速度相同，囙此兩塊石頭從山上到山下的時間也一樣.但用的力不同，石頭在水准方向運動的速度也就不同，那麼相同時間內，它們在水准方向的運動距離必然不同.
再看另一個事實，地球是圓的.在物體下落運動的距離中，地球表面也向下彎曲，那麼實際的落點要比在水平面上的落點要遠.如果可以讓物體的速度足够大，在它朝地面下落1米時，地表亦向下彎曲了1米，它與地表的高度沒有變化，這樣它就永遠不會落地，產生了與地球表面同心的圓形軌道.
保持軌道運動的能力取決於沿地表曲線向前運動的速度，該速度必須保證物體不至於落地才行.由於高度較高的物體比高度較低的物體受到的重力影響要小，囙此高度新增時，保證圓形軌道的速度可以降低一些.
如果讓物體獲得更大速度，在下落1米的時間內，向前運動的距離足以達到地表向下彎曲了2米的地方，這樣物體到地表的距離實際上增大了，即高度新增.繼續運動則高度不斷增加，但由於重力的作用，使上行的物體逐漸慢下來，繞地球半周後，高度最大.接下來物體與地球的高度開始减小，並繼續繞地球運動.最後，球又回到原來的位置，恢復原有速度，又開始了一次原來的運動，這樣就形成了橢圓軌道.
對橢圓軌道的理解符合我們一般的認識，可以想一想如果你朝空中扔一個石塊，它在爬升時開始慢下來，在爬升到最高點時速度最慢，然後它沖向地面速度又開始回升.
橢圓軌道的速度
偏心率值近地點速度
0（圓形）軌道中各點速度相等
0.1遠地點速度的122%圓形的105%
0.3遠地點速度的186%圓形的114%
0.5遠地點速度的300%圓形的122%
0.7遠地點速度的567%圓形的130%
0.9遠地點速度的1900%圓形的138%
偏心率用來量測橢圓的形狀，偏心率越大，橢圓就越扁.橢圓的偏心率在0-1之間，用焦點間距離除以長軸的長度可以算出偏心率.

月球早期軌道是橢圓形嗎？

美國天文學家近日說，月球在誕生早期可能以橢圓形軌道繞地球運轉.他們認為，這一理論可以解釋困擾科學家200多年的月球形狀之謎.1799年，法國著名數學家拉普拉斯在計算月球質量時發現了一個奇怪的現象：月球赤道地帶質量偏大.此後的天文觀測也證實，月球的赤道地區“鼓”了出來，這被稱為“拉普拉斯之謎”.天文學界此後一直沒能就“拉普拉斯之謎”給出合理的解釋.多數理論模型要麼不能符合月球的軌道，要麼不能符合月球的尺寸.美國麻省理工學院的天文學家認為，“拉普拉斯之謎”可能表明月球早期軌道和現在不同.他們說，月球誕生約1億年時，繞地球運行的軌道很可能是橢圓形，此時月球物質尚未完全固化，會向赤道區域集中，造成月球變形.麻省理工學院行星科學教授瑪麗亞？楚伯等人說，當時的月球距地球很近，像一個由黏性糖蜜構成的球體.當它以橢圓形軌道繞地球運轉時，在地球和太陽的影響下會一邊變形一邊冷卻固化，最終變成如今的形狀.楚伯等人提出了早期月球軌道的幾個模型，其中最符合月球如今狀態的一個是：在月球誕生1億年左右，它距地球的平均距離是地球半徑的24倍左右.這時月球的軌道很可能像水星圍繞太陽運轉的軌道那樣是離心的橢圓形，其自轉3次與公轉2次所用時間相同.天文學家說，這一模型表明月球早期非常活躍，也能很好符合當前最有說服力的月球誕生假說.這一假說認為，在距今約40多億年前，早期地球和大小相當於火星的一個行星碰撞，所產生的碎片和熔化物質凝聚成了月球.消息來源：Scienceweb

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