重力はどのようにして惑星を星の軌道に乗せるのですか？

日常の世界では、重力は物体を下に落下させる力です。 天文学では、重力は惑星を星の周りのほぼ円軌道で動かす力でもあります。 一見すると、同じ力がどのようにそのような一見異なる行動を引き起こすことができるかは明らかではありません。 これがなぜであるかを理解するには、外力が移動する物体にどのように影響するかを理解する必要があります。

重力は、任意の2つのオブジェクト間に作用する力です。 一方のオブジェクトがもう一方のオブジェクトよりも大幅に大きい場合、重力によって、質量の小さいオブジェクトが質量の大きいオブジェクトに向かって引っ張られます。 たとえば、惑星はそれを星に向かって引っ張る力を経験します。 2つのオブジェクトが最初は互いに対して静止しているという架空のケースでは、惑星は星の方向に動き始めます。 言い換えれば、重力の日常の経験が示唆するように、それは星に向かって落ちるでしょう。

軌道運動を理解するための鍵は、惑星がその星に対して静止することは決してなく、高速で動くことを理解することです。 たとえば、地球は太陽の周りの軌道を時速約108,000キロメートル（時速67,000マイル）で移動しています。 この運動の方向は、惑星から太陽への線に沿って作用する重力の方向に本質的に垂直です。 重力が惑星を星に向かって引っ張っている間、その大きな垂直速度はそれを星の周りに横向きに運びます。 結果は軌道です。

物理学では、あらゆる種類の円運動は求心力、つまり中心に向かって作用する力の観点から説明できます。 軌道の場合、この力は重力によって提供されます。 よりよく知られている例は、弦の端で回転するオブジェクトです。 この場合、求心力は弦自体から発生します。 オブジェクトは中心に向かって引っ張られますが、その垂直速度により、オブジェクトは円を描いて移動し続けます。 基本的な物理学の面では、状況は星を周回する惑星の場合と同じです。

ほとんどの惑星は、惑星系が形成される方法の結果として、ほぼ円軌道上を移動します。 円軌道の本質的な特徴は、運動の方向が常に惑星と中心星を結ぶ線に垂直であることです。 ただし、これが当てはまる必要はありません。 たとえば、彗星は、非常に細長い非円形の軌道を移動することがよくあります。 理論は円軌道よりも複雑ですが、そのような軌道は重力によって説明することができます。