什麼是偏心軌道?哪些天體擁有這種特殊路徑?
太空
04-01
在古典時期至中世紀,人們普遍相信行星是以完美的圓形軌道繞行地球。隨著觀測技術進步,這種「天球模型」逐漸暴露出矛盾——為了修正理論,天文學家不得不疊加無數小圓軌道來解釋行星運動,整個系統變得像荒誕的機械裝置般複雜。
直到克卜勒提出三大定律,才揭開真相:行星軌道並非正圓,而是橢圓。想像將橡皮圈兩端向外拉伸,形成的扁平圓形就是橢軌。這種軌道有兩個焦點,行星執行時與兩焦點的距離總和恆定。當兩焦點重合時,便形成正圓軌道;相距越遠,橢圓就越扁長。
有趣的是,木星的質量大到讓整個太陽-木星系統的質心落在太陽表面之外。這意味著嚴格來說,木星與太陽其實是繞著共同質心運轉。而軌道偏心率(e值)正是衡量橢圓扁平程度的指標:e=0為正圓,e值越大軌道越扁長。
太陽系行星的軌道特性各異:金星e值僅0.007,幾乎是完美圓形;地球0.017的偏心率讓季節變化主要取決於地軸傾斜。火星0.0934的e值使其近日點比遠日點近16%,這解釋了為何火星衝日時的亮度會有顯著差異。
若論極端案例,短週期彗星和部分系外行星才是真正的「軌道叛逆者」。長週期彗星的e值常超過0.99,幾乎呈拋物線軌跡。至於星際訪客「奧陌陌」,其e值大於1的雙曲線軌道,正是確認它來自太陽系外的關鍵證據。
需要澄清的是,「偏心軌道」並非指天體會醉漢般左搖右擺。這種特殊軌道其實遵循嚴謹的物理法則,只是比起我們熟悉的近圓軌道,它們展現了宇宙更狂野不羈的一面。