地球怎么围绕太阳转动

1、地球在太空中运动，太空中的物质密度是极低的，接近真空。因此我们可以假设地球运动时不受阻力（这个假设将在第二个问题下论述）。在太阳-地球系统没有耗散力（把能量转化为热能散发到真空中的力，例如摩擦力）参与的情况下，地球的运动将遵循角动量守恒。假如地球的运动轨道是一个以太阳为圆心正圆，根据牛顿第二定律，由于引力永远垂直于运动方向而不对其做功，那它将永远作匀速圆周运动，保持与太阳的距离不变。现实中，地球的轨道并不是一个正圆，而是一个偏心率非常小的椭圆。但是只要系统中无耗散力作用，那么我们总是能够使用角动量守恒定律及能量守恒定律。由这两个定律加上牛顿运动定律，可以推演出开普勒行星运动三大定律，即：椭圆定律：行星绕恒星旋转的轨道为椭圆，恒星在椭圆的其中一个焦点上面积定律：单位时间内行星与恒星的连线划过的面积不变。调和定律：行星绕太阳的周期平方与其轨道半长轴的立方成正比。具体的推导百度就有。不赘述虽然行星的运动轨道为椭圆轨道，但本质上是重力势能与动能的转换。没有耗散力保障了系统的总能量不变。同时，虽然地球和太阳之间的距离在一个运动周期内会改变，但是由于万有引力做功，地球的速度也在改变，保证地球所需的向心力和太阳对地球的引力一直都是“平衡”的。例如，地球从近日点运动到远日点，太阳对地球的引力减弱，然而与此同时，万有引力做负功，地球运动速度减缓，所需的向心力减小。从而一直保持平衡。综上，在没有耗散力参与的情况下，地球能够保持在椭圆轨道上运动，万有引力与向心力保持平衡，不会被吸进去或者飞走。

2、如前述，地球-太阳系统在无耗散情况下是使嫔縻璧稳定的。太空中存在尘埃、陨石等等，这些物质和地球的摩擦和撞击会带走地球的动能。"It averages 1 atom p髫潋啜缅er cubic centimeter. but density great as 1000 atoms and as small as 0.1 atoms per cubic centimeter has been found.Chaisson, Eric & Steve McMillan, Astronomy today. New York: Prentice Hall, 1993:418.The Physics Factbook: Density of Outer Space太空的平均物质密度为每立方厘米1个氢原子。作为对比，一个大气压下的氢气为每立方厘米 2.69∗10192.69*10^{19} 个我们可以粗略计算一下每年地球因为碰到氢原子而损失的能量：微波背景辐射温度为3K. 每个氢原子的动能为 32kT\frac{3}{2}kT .假设完全非弹性碰撞，可以将氢原子的动能近似为地球每次碰撞损失的动能。地球半径为 6.37∗108cm6.37*10^8cm . 距离太阳 1.5∗1016cm1.5*10^{16}cm .每年划过的体积约 1.2∗1035cm31.2*10^{35} cm^3 , 每年损失动能 7.46∗1012J7.46*10^{12} J 。过去45亿年损失的动能为 3.36∗1022J3.36*10^{22}J地球本身的总动能约为 12mv2=2.69∗1033J\frac{1}{2}mv^2=2.69*10^{33}J也就是说45亿年来由于太空物质摩擦导致的动能损失大约占地球总动能的 0.00000000125%.这点能量损失对于地球本身的动能来说是微不足道的。