הגדרת מסלולים אליפטיים

מסלול אליפטי הוא סיבוב של אובייקט אחד סביב אחר בנתיב בצורת אליפסה הנקרא אליפסה. כוכבי הלכת במערכת השמש מקיפים את השמש במסלולים אליפטיים. לוויינים רבים מקיפים את כדור הארץ במסלולים אליפטיים וכך גם הירח. למעשה, רוב האובייקטים בחלל החיצון נעים במסלול אליפטי.

אליפסה היא כמו מעגל מוארך, כאילו נמתח בקצוות. ככל שגודל המעגל נמדד בקוטר, גודל האליפסה נמדד על ידי הציר העיקרי והמינורי. הציר העיקרי מודד את המרחק הארוך ביותר לאורך האליפסה ואילו הציר הקטן מודד את הקצר ביותר. מתמטיקאים מגדירים אליפסה על ידי המוקדים, למעשה שני "מרכזי" הצורה, או במקרה של מסלול אליפטי, שתי הנקודות שסביבן האובייקט מקיף.

כל אובייקט עם מסה מפעיל משיכת כוח משיכה על כל אובייקט אחר. כוח המשיכה עולה עם המסה, כך שככל שאובייקט מסיבי יותר, כך משיכת הכבידה גדולה יותר. לכן, בקנה מידה פלנטרי, כוח הכבידה הוא עצום. כאשר כוכב לכת, כמו כדור הארץ, נע דרך החלל, הוא מושפע מכל שאר הגופים סביבו והגוף המסיבי ביותר במערכת השמש הוא השמש. כאשר כדור הארץ נלכד במשיכת הכבידה של השמש, דרכו מוסטת וגורמת לו לפנות לעבר האובייקט המסיבי יותר. אם מספיק כוח המשיכה של האובייקט המסיבי יותר, כדור הארץ יסתובב סביבו בדרך המכונה מסלול.

יוהאנס קפלר היה המדען הראשון שתיאר במדויק את מסלוליהם האליפטיים של כוכבי הלכת עם חוק התנועה הפלנטרי הראשון שלו בשנת 1605. לפני קפלר, חשבו שכוכבי הלכת נעים במעגלים מושלמים סביב השמש כפי שתואר על ידי קופרניקוס בשנת 1543. קפלר המציא שלושה חוקים בסך הכל, ואף עורר את סר אייזיק ניוטון לפתח את חוק הכבידה.

במסלולים האליפטיים של כוכבי הלכת במערכת השמש יש מעט מאוד "אקסצנטריות", או סטייה ממעגל. עם זאת, באובייקטים מסוימים, כמו שביטים, יש הרבה יותר אקסצנטריות במסלולם. מסלולים אלה מכונים "מסלולים אליפטיים מאוד" או HEO. שביט ב- HEO מתנדנד קרוב לשמש במהירות גבוהה מאוד לפני שמהר לחזור לחלל. בנקודה הרחוקה ביותר מהשמש, השביט נע לאט מאוד, ומשהה זמן רב. מדענים השתמשו במושג HEO כדי להכניס לוויינים לחלל המתמשכים על פני חלק אחד של כדור הארץ במשך זמן רב. לוויינים אלה ממהרים בצד השני של כדור הארץ במעוף קרוב. לווייני GPS משתמשים במסלולים אליפטיים ביותר כדי לשמור על הכיסוי הכולל של כדור הארץ בכל עת.

זו תפיסה מוטעית שכיחה שכדור הארץ קרוב יותר לשמש במהלך הקיץ ורחוק יותר בחורף. בחצי הכדור הצפוני ההפך הוא הנכון. מסלול אליפטי של כדור הארץ הוא כמעט מעגלי והמרחק לשמש אינו משתנה מספיק כדי להשפיע רבות על עונות השנה. להטיית כדור הארץ על צירו יש השפעה הרבה יותר גדולה מהמסלול האליפטי והיא הסיבה לעונות השנה.