Kahdeksan planeettaa kiertävät aurinkoa elliptisesti pääasiassa painovoiman välisen vuorovaikutuksen vuoksi. Auringolla on vetovoima, kuten useimmilla planeetoilla; muutkin taivaankappaleet tekevät samoin, ja tapa, jolla nämä voimat ovat vuorovaikutuksessa ja joko houkuttelevat tai torjuvat toisiaan, aiheuttavat kiertoradan. Useimmat fyysikot ja tähtitieteilijät uskovat, että planeettojen kiertoradan tulisi olla täysin pyöreä. Monet sanovat, että niiden todelliset elliptiset muodot liittyvät enemmän ulkopuolisiin voimiin ja varianssivirheisiin kuin mikään muu. Saksalainen tähtitieteilijä Johannes Kepler julkaisi ensimmäisenä materiaalia, joka osoitti elliptiset kiertoradat, ja hänen teorioita pidetään edelleen lopullisina. Niitä lisäsivät muun muassa Isaac Newton ja Albert Einstein.
Aurinkokunnan perusteet
Aurinkokunnan uskotaan laajalti sisältävän kahdeksan planeettaa, mukaan lukien Maa, jotka kulkevat keski -auringon ympäri eri välein, kukin omalla elliptisellä reitillään. Elohopea, Venus, Maa ja Mars muodostavat yhdessä ”sisäisen” aurinkokunnan. Nämä planeetat pyörivät nopeimmin. Paljon kauempana on “ulompi” järjestelmä, joka koostuu Jupiterista, Saturnuksesta, Uranuksesta ja Neptunuksesta. Nämä planeetat istuvat paljon kauempana toisistaan kuin sisärenkaiden planeetat, ja myös niiden kiertoradat ovat yleensä paljon suurempia. Kaikki kiertoradat ovat muodoltaan elliptisiä, vaikka Merkuriusta lukuun ottamatta ne näyttävät yleensä lähes täysin pyöreiltä. Yleensä vain intensiivisten matemaattisten laskelmien avulla ihmiset huomaavat olevansa todella elliptisiä.
Epäkeskisyyden vaikutus
Kepler tunnisti ensimmäisenä elliptisen muodon 1600 -luvun lopulla. Hän keksi kolme asiaan liittyvää “planeettojen liikkeen lakia”, jotka kvantifioivat kiertoradan liikkeen tarkasti. Näiden lakien avulla hän kykeni selittämään, että planeetat liikkuvat tasossa, jossa aurinko on yhdessä fokuksessa, ja päätti, että ellipsin muoto on mitattava epäkeskisyydestä; nimittäin mitä epäkeskisempi kierto, sitä pitempi se on. Kepler ei määritellyt, miksi ne kiertävät ellipsiä, mutta hänen perustaansa käyttivät muut fyysikot, jotka keksivät konkreettisia selityksiä.
Painovoiman merkitys
Newtonin tutkimuksissa todettiin, että painovoimalla on tärkeä rooli. Useiden laskelmien avulla hän pystyi osoittamaan, että planeetat vetävät toisiaan ja aurinkoa, koska aurinko vetää niitä myös painovoimaan. Tällä on vaikutusta sellaisten kiertoratojen puristamiseen, joiden voidaan olettaa olevan pyöreitä suljetussa järjestelmässä, kun painovoima vetää toisiaan. Yksi tapa ajatella tätä on kuvitella, että monet kädet vetävät taffy.
Avaruuden kaarevuus
Myös avaruuden fyysinen muoto vaikuttaa. Einsteinin suhteellisuusteoria auttaa myös täydentämään selitystä siitä, miksi planeetat kiertävät aurinkoa elliptisesti, koska osa kiertoratojen muodosta on seurausta avaruuden kaarevuudesta, jonka aiheuttavat planeetat, jotka vaikuttavat niiden ympärillä olevaan avaruusaikaan. Tuloksena oleva tilan “taivutus” vaikuttaa suhteellisesti liikkeeseen, ja se pakottaa muutoin pyöreän tasoittua ja venymään.
Matemaattiset sovellukset
Useimmissa tapauksissa ainoa tarkka tapa mitata kiertoratoja ja laskea planeetan nopeus ja liike on suorittaa useita hieman monimutkaisia matemaattisia laskelmia. Ihmiset voivat laskea yksittäisten planeettojen ja komeettien kaltaisen kiertoradan käyttämällä Keplerin, Newtonin, Einsteinin ja sitä seuraavien sääntöjen matemaattisia sääntöjä, ja he voivat myös käyttää yhtälöitä seuratakseen muutoksen astetta ajan mittaan. Nämä tiedot ovat hyödyllisiä monissa sovelluksissa, kaukoputkien ohjelmoinnista havainnointiin ja lähestyvän komeetan tai asteroidin aiheuttaman uhan määrittämiseen.
Muutokset ajan myötä
On tärkeää, että ihmiset muistavat, että monet planeettojen kiertoradan kuvaukset ovat yksinkertaisia helpon ymmärrettävyyden vuoksi, ja monet asettavat auringon kiinteäksi ruumiiksi tilaan, jossa planeetat liikkuvat. Itse asiassa aurinko liikkuu planeettojen mukana, ja kun ne liikkuvat avaruudessa, myös kiertoratojen tarkka muoto muuttuu. Tämä on pidettävä mielessä, kun tarkastellaan keskusteluja siitä, miten planeetat kiertävät aurinkoa, koska koko kiertoratajärjestelmä itse asiassa liikkuu.