Az elliptikus pályák meghatározása

Az ellipszis alakú pálya az egyik objektum körüli körforgása egy ovális alakú ösvényen, amelyet ellipszisnek nevezünk. A Naprendszer bolygói elliptikus pályákon keringenek a Nap körül. Számos műhold kering a Föld körül elliptikus pályákon, akárcsak a Hold. Valójában a világűrben a legtöbb tárgy elliptikus pályán halad.

Az ellipszis olyan, mint egy hosszúkás kör, mintha a végein kifeszítették volna. Mivel egy kör méretét az átmérővel mérjük, az ellipszis méretét a fő és a melléktengely méri. A főtengely a leghosszabb távolságot méri az ellipszisen, míg a melléktengely a legrövidebbet. A matematikusok az ellipszist a gócok, lényegében az alakzat két „középpontja” alapján határozzák meg, ellipszis alakú pálya esetén pedig azt a két pontot, amely körül az objektum kering.

Minden tömeges tárgy gravitációs húzást gyakorol minden más tárgyra. A gravitáció a tömeggel növekszik, így minél masszívabb egy tárgy, annál nagyobb a gravitáció húzóereje. Ezért bolygónkénti méretekben a gravitációs erő hatalmas. Amikor egy bolygó, például a Föld, az űrben mozog, akkor a körülötte lévő összes többi test befolyásolja, és a Naprendszer legmasszívabb teste a nap. Amikor a Föld elakad a nap gravitációs vonzásában, útja elterelődik, aminek következtében a masszívabb tárgy felé fordul. Ha a masszívabb tárgy gravitációja elegendő, akkor a Föld körül kering egy pályának nevezett ösvényen.

Johannes Kepler volt az első tudós, aki 1605-ben első bolygómozgási törvényével pontosan leírta a bolygók elliptikus pályáit. Kepler előtt úgy gondolták, hogy a bolygók tökéletes körökben mozognak a Nap körül, ahogy Kopernikusz 1543-ban leírta. Kepler összesen három törvényt dolgozott ki, még Sir Isaac Newtont is inspirálta a gravitációs törvény kidolgozására.

A bolygók ellipszis alakú pályáinak a Naprendszerben nagyon csekély az „excentricitása” vagy eltérése a körköröstől. Egyes tárgyak, például az üstökösök, sokkal nagyobb excentrikusságot mutatnak pályájukon. Ezeket a pályákat „erősen elliptikus pályáknak” vagy HEO-knak nevezik. A HEO-ban lévő üstökös nagyon nagy sebességgel leng a nap közelében, mielőtt visszaszáguld az űrbe. A naptól legtávolabbi ponton az üstökös nagyon lassan mozog, hosszan elidőzve. A tudósok a HEO fogalmával olyan műholdakat helyeztek el az űrben, amelyek sokáig elidőznek a Föld egyik részén. Ezek a műholdak ezután a Föld túlsó felén száguldanak, közvetlen repülés közben. A GPS műholdak erősen elliptikus pályákat használnak a Föld teljes lefedettségének fenntartása érdekében.

Általános tévhit, hogy a Föld nyáron közelebb van a naphoz, télen pedig távolabb van. Az északi féltekén éppen az ellenkezője igaz. A Föld ellipszis alakú pályája csaknem kör alakú, és a Naptól való távolság nem változik annyira, hogy nagy hatással legyen az évszakokra. A Föld tengelyének dőlése sokkal nagyobb hatással van, mint az elliptikus pálya, és ez okozza az évszakokat.