行星的轨道为什么是椭圆形而不是正圆形？

在人类 历史 上，日心说的早期模型把太阳系的行星轨道都定为圆形，后来证明这是错误的。但现今的还有不少人依然这样去理解，当你跟一些人谈到太阳系各行星轨道时，他们依然会在心中描绘出一组同心圆，太阳在中心，其它行星就在那些以太阳为圆心的正圆轨道上运行。我也不知道为什么到现在还有这么多人错误的理解太阳系。

日心说的早期太阳系模型，看上去简单、整洁、一目了然，的确有助于认识理解。可惜它实际上是错误，太阳系的行星，以及绝大多数其它星系的行星轨道实际上是椭圆形的，而不是圆形的。照说，行星的轨道是受太阳的引力和自身的运动惯性和质量的影响，而这些又是一个重复往反的模式，应该为圆形轨道才合理呀，怎么就都成了椭圆轨道了呢？下面一起来看看吧。

行星要形成一个相对里定的轨道，那就必然要受到某种控制。轨道背后的基本原理是，两个有质量的天体会因为引力相互吸引，这会影响到它们的运动行为。通常情况下我们会看到一个小质量的天体围绕着一个质量大得多的天体运动，大质量天体看起来是相对静止的，小质量的天体看上去以固定且重复往反的路径绕其运行，我们就把这条路径称为它的动行轨道。要准确了解轨道，还得要考虑两个天体的能量对轨道会产生怎样的影响。

行星通常会有四种可能性的轨道，拿我们的太阳来说吧，当天体接近太阳时，根据其能量和轨迹，它将遵循四种可能的轨道路径之一：螺旋形，双曲线形，椭圆形或者圆形。

螺旋形轨道：这种轨道不会长久存在，从字面上就可以看出这种轨道不是固定的，而是变化的。如果一颗小质量的天体靠近太阳，当它自身的引力和速度及离太阳的距离去综合下仍不能与太阳的引力达到一个平衡时，它就不会稳定下来，要么就以螺旋型轨道靠太阳越来越近最终撞上太阳，要么就以螺旋型轨道绕太阳一定的次数获得足够加速度后逃逸离去。

双曲线轨道：双曲线轨道和螺旋形轨道一样，都不是固定轨道，但它们是可以被理解的。出现双曲线轨道的天体分两种情况，一种是它的运动速度非常大，另一种是他离太阳的距离足够。当这样的天体靠近太阳时，它的运行方向由于太阳引力的影响，会向太阳靠近从而出现弯曲，但由于它的速度或距离足够大，它能够越过太阳继续前行，而不会被拉入重复轨道。在围着太阳画一个类似于U形的双曲线轨道之后，就飞走了，只是飞行方向因为太阳的引力而发生了改变。如果这种天体速度再慢些，或者距离离太阳再近一些，就会变成前面说的螺旋形轨道。

圆形轨道：是最完美的轨道，也是大多数人心中的轨道，因为他很容易理解，也就很容易在心中想象出来。的确有一些行星形成了近似完美的圆形轨道，但离真正的圆还是有差距。要形成完美的正圆轨道很难。条件也必须是绝对完美的，那就是进入系统的天体，它们的相互作用要刚好稳定在一个绝对没有偏心力的轨道上，这种可能性是有的，但非常罕见。我认为这种轨道相对在双星系统中更容易实现，因为没有第三者的引力影响，在长时间的运转调合下有可能会出现这种轨道的。

椭圆轨道：这是所有恒星系中最长见的轨道，也是太阳系中所有行星所运行都的轨道，为什么椭圆轨道更常见呢？这是因为往往一个恒星系的构成很复杂，各天体间存在一定的相互影响。天体太小或太慢而无法逃离太阳，但也不会被吸入太阳时，它会慢慢的运行出一个重复的椭圆形轨道，这在很大程度上与形成它的原始能量和轨迹有关，同时也与其他绕恒星运动的天体引力的影响，这样它的轨道便不会完美，总是无法形成正圆形轨道。

当一颗天体以高速掠过太阳时，它会受到太阳引力的影响，它就会向太阳方向靠近，轨迹发生弯曲，这个表现在天体上的力也可以理解为太阳重力。但天体本身是高速前进的，现在又多了一个大阳重力，在轨道发生变化的同时，它的速度也提高了，这个时候，它其实是以更快的速度在前，也就是说，太阳重力不仅仅是改变了它的轨道，还改变了它的速度，这就是重力加速度，也叫引力弹弓效应。这个速度使它刚好可以越过太阳，不会掉落到太阳上去。随着天体远离太阳后，速度便不会再增加了，但太阳的引力是大范围的，所以天体持续受到太阳引力的影响，最终又被拉回来，经过太阳后又被抛射出去，再拉回来，经过一段时间后，最终达到一个平衡点形成一个稳定的椭圆轨道。

形成一个稳定的椭圆轨道，需要多方面的因素，其中惯性力和重力要非常巧妙的结合，使其刚好不会坠入太阳，又刚好不会逃离太阳系。再经过长时间的调和，最终才会形成一个稳定的椭圆轨道。而轨道又很容易受到外部因素影响，比如与其它行星不定期的靠近、远离，都会使其发生一些轻微的变化，所以要形成一个圆形轨道非常难。

当然，一个干净的，没有其他天体影响的双星系统，是可以形成这种圆形轨道的。