公転地球が楕円なのは太陽が公転してるから

質問

ここで何度となく質問される公転惑星の楕円の謎。
何度回答を読んでも片方の焦点が存在しない理由が理解（納得）できません。

私はずっと楕円の理由は新円運動の中心点（太陽）が移動してるからだと考えてました。
例えばピンっと張った紙の中央に砲丸玉を落として、そこへビー玉を転がすと
中央がめり込んでビー玉は螺旋を描きながら限りなく真円に近くなってゆきます。
この時、砲丸が少しずつ移動してるとビー玉は砲丸を焦点にして楕円運動をとります。
そうゆう事じゃないんですか？
明らかに間違ってますか？

回答No.6

noname#100814

＞太陽を中心に回ってるけど何らかの要因で結果的に楕円の軌道になってる

　質問者さんは、惑星が太陽を中心に回るときの軌道は円であるべきだ、とお考えではありませんか？
　そして、それが何らかの要因でゆがめられて楕円になってしまっているとお考えのようですね。
　そうではなく初めから楕円軌道なのです。
　太陽を中心に回る、というときの中心とは、軌道の図形的な中心という意味ではなく、
ただ単に、太陽のまわりを、というだけの意味なのです。
　＃３のお答えのように、公転軌道は楕円軌道が一般的で、
完全な円軌道は極めて例外的なものでしょう。
　質問者さんが楕円軌道のふたつある焦点の片方に何も存在していないことを納得できない理由は、
こういうことではないのでしょうか。

　惑星が太陽があるほうの焦点の近く（近日点）を通っているときは、
円軌道と同じようなものだから問題はない。
　しかし、何もないほうの焦点の近く（遠日点）を通っているときは、
その焦点には何もない、つまり惑星を引き寄せるものがないのだから、
回り続けることは出来ず、どこかに飛んでいってしまうのではないか。

　質問者さんは惑星が公転軌道上を動く速さは一定であると考えてはいませんか？
　惑星が動く速さは、近日点付近では速く、遠日点付近では遅くなっているのです（ケプラーの第二法則）。
　こう考えてみてはいかがでしょうか。
　太陽に近くて引力も大きい近日点付近では速く通り抜けるので太陽には引き込まれず、
太陽から遠くて引力も小さい遠日点付近ではゆっくり動いているので軌道から飛び出すことはない。

お礼

解説有難うございます。
おかげで、やっと理解できました。

回答No.5

noname#100814

＞何度回答を読んでも片方の焦点が存在しない理由が理解（納得）できません。

　片方の焦点が存在しないことはありません。
　楕円には焦点がふたつあり、惑星の楕円軌道の場合はその片方の焦点に太陽が位置しているが、もう片方の焦点には何も存在していない、
といいたいのですね？
　では逆にお尋ねします。
　両方の焦点に太陽があれば、つまり太陽が二つあれば理解（納得）できるのですか？

お礼

うん。

補足

つまり地球は焦点二つを楕円運動してるのか、太陽を中心に回ってるけど何らかの要因で結果的に楕円の軌道になってるかを教えてくれれば
おそらく理解出来ると思います。

回答No.4

Tacosan

一応軌道進化を考えると「潮汐力がかかれば近日点を保存したまま円軌道に近づく」 (いわゆる hot-jupiter ではこのために極端に小さな円軌道をとっていると考えられている) ので, 「十分な時間」があれば円軌道になる, かもしれません.
おそらく「十分な時間」は太陽の (主系列星としての) 寿命よりはるかに長いと思いますが....

回答No.3

stead2009

太陽の重力で距離の二乗に反比例する力を受けている天体の軌道は円だけではなく楕円もあります。（むしろ楕円の特殊な例が円軌道だと考えてください）これは運動方程式を解けば容易に（大学教養レベルの力学の教科書を参照ください）わかります。

円運動をするのは初速度として、その距離においての遠心力と重力がつりあう速度を与えたときで、それ以外の時は軌道は楕円や放物線を描きます。

回答No.2

thirdforce

惑星の意味、からして、「惑う星」です。
他の巨大な、惑星、の引力などの影響もあります。地球は、むしろ
銀河系のの端で、中心のブラックホール、巨大な赤色巨星の太陽の引力から、影響が少ない、でも、土星、木星などの、引力の影響もうけています。でも、地球は、惑星のうちでも、円に近い太陽の周りをまわっている、数少ない惑星です。その上、巨大惑星２つで、隕石のフィルターのような役目をしているので、巨大な隕石の衝突も防げます。
太陽は、白色矮星で、大きな引力もなく、宇宙でも、地球に、似た環境の惑星は、ほぼ皆無に等しいくらい、珍しい惑星です。
土星、木星などの巨大惑星が多ければ、もっと楕円軌道を描くでしょう。少なすぎれば、巨大な隕石の衝突も避けられないでしょう。
楕円軌道といえども、惑星としては、まれな円軌道です。
このような地球の存在は、ほかにあるかもしれないが、私は、ほぼありえないと、思っています。

回答No.1

naluminum

はい，間違ってます．

＞ビー玉は螺旋を描きながら限りなく真円に近くなってゆきます。
摩擦などの抵抗がなければずっと楕円のような運動を続けます．

＞砲丸が少しずつ移動してるとビー玉は砲丸を焦点にして楕円運動をとります。
円運動もありえます．慣性の法則を考えてみてください．