Tópico: Por que as órbitas não formam um círculo perfeito?

[Ônix.]

Por que alguns planetas, como a Terra, por exemplo, possuem uma órbita oval (elíptica)?
O que faz com que eles se afastem para depois se aproximarem do Sol? Não deveriam ser as órbitas, círculos perfeitos?
Alguém pode me ajudar?

[Buckaroo Banzai]

(bem que essa pergunta poderia estar no tópico de perguntas mais breves sobre física e química [/auto-promoção, ou algo parecido])

Eu não vou saber responder com uma precisão que se diga, "minha nooossa, mas que precisão que foi a resposta desse rapaz, meu deus", mas é basicamente porque, tal foi a história da formação do sistema solar, que a matéria primária dos corpos não deve ter estado distribuida homogeneamente em forma de uma esfera ou disco perfeito, os seus corpos acabaram não ficando todos perfeitamente ordenados de forma a fazer com que, de alguma forma, suas influências gravitacionais mútuas criassem uma "topografia" do espaço onde todos os corpos orbitassem em torno do sol de forma perfeitamente circular, e distantes o bastante de quaisquer vizinhos suficientemente maciços para não interferir com essa perfeição geométrica.

Acho que talvez até a simples diferença de velocidade decorrente das diferenças de momento angular ao longo do disco ou esfera de matéria pré-sistema solar já iriam bagunçar um pouco as coisas, não sei.

[Cientista]

Esta é a primeira lei de Kepler. É uma lei universal. Mesmo que você quisesse construir um sistema estelar-planetário (o que não é impossível, bastando ter os meios físicos para tal) perfeitamente concêntrico e circular, teria grande dificuldade em manter essas órbitas e só poderia fazê-lo por meio de constante fornecimento de energia externa (ou dispêndio de energia interna) para constantes correções orbitais. A primeira demonstração teórica dessa lei foi feita por Isaac Newton num ensaio de título "Sobre o movimento", anterior aos seus "Principia".

Na verdade, nem perfeitamente elipsoidais as órbitas são, ainda que se considere, apenas, efeitos gravitacionais. Se a idealização que existe na mente humana existisse, de fato, no universo, as órbitas poderiam ser perfeitamente circulares. Mas o universo não é ideal: os corpos não são perfeitamente rígidos, esféricos, isotrópicos... Primeiro, os corpos celestes não são âncoras rigidamente fincadas no espaço. Uma estrela, como o Sol, tende a girar em torno dos planetas assim como estes em torno dela. Apenas, sua massa é muito maior... Segundo, os corpos não são perfeitamente rígidos e homogêneos, o que permite que seus centros de gravidade sejam deslocados pela própria influência gravitacional dos outros. Terceiro, a força gravitacional age até o infinito (ou até não sei onde), e num sistema como o solar, todos os corpos perturbam-se uns aos outros, tornando o problema bastante complexo. Quarto... bem, vamos parar por aqui porque talvez nunca termine e já é suficiente.
Em resumo, é porque o universo não é como nós queremos. Por isso, alguns inventam deuses.

[Ônix.]

Peenso que talvêz eu devesse mesmo ter feito a pergunta no tópico sugerido pelo Banzai. Não vejo porque se prolongar na questão. Os amigos já me elucidaram o suficiente.

Obrigado!

[Feynman]

Em resumo, é porque o universo não é como nós queremos. Por isso, alguns inventam deuses.

Proselitismo cético sem relação com a questão.        (Gosto disso! )

[Dbohr]

Falando de maneira bem prosaica, porque a Lei da Gravitação permite órbitas elipsoidais ou hiperbólicas também; e porque há muito mais maneiras de uma órbita ser uma dessas cônicas do que um círculo perfeito. Especialmente considerando que podem haver perturbações.

[Dr. Manhattan]

Por que alguns planetas, como a Terra, por exemplo, possuem uma órbita oval (elíptica)?
O que faz com que eles se afastem para depois se aproximarem do Sol? Não deveriam ser as órbitas, círculos perfeitos?
Alguém pode me ajudar?

Ok. Imagine que você está em órbita, digamos na Estação Espacial Internacional. Imagine também que sua órbita é
um círculo perfeito. Você está com sua roupa de EVA fazendo algum reparo na estação, quando, talvez para matar o
tédio, você decide jogar um parafuso na direção do seu movimento, apontado para a grande imensidão negra
do espaço. O que vai acontecer?

Bem, você sabe que o impulso que cedeu ao parafuso não foi suficiente nem para que este atingisse a velocidade
de escape da Terra, nem para que ele voltasse para a Terra e queimasse na atmosfera. O parafuso também não vai
poder ficar na mesma órbita circular em que você está, afinal de contas você o lançou fora e ele deve (inicialmente)
se afastar de você. Ele não vai ficar um pouco mais afastado, mas na mesma órbita que você, porque sua velocidade
é maior que sua, e o raio da órbita é função da velocidade. Ele também não vai poder ficar em outra órbita circular
com raio maior que o da sua órbita, pois nesse caso, como explicar o trajeto dele até essa órbita? No entanto você o
vê se afastando. Como ele não pode  se afastar indefinidamente (sua velocidade é menor que a velocidade de escape da Terra)
nem pode ficar "estacionado" em uma órbita de raio maior que a sua, isso significa que ele vai ter que voltar!

É exatamente isso que você observaria: o parafuso é jogado, se afasta, mas depois de um tempo retorna. Mas
lembre-se que você está num referencial em rotação: isso quer dizer que enquanto o parafuso se afasta de você
também se move. Uma análise mais detalhada desse problema vai mostrar que estranhamente, do seu ponto de vista, o
parafuso vai fazer um movimento aproximadamente circular ao seu redor, passando por cima de você (isto é, mais
próximo da Terra) e vai lhe atingir por trás!

Muito bem, se você representar o seu movimento e o do parafuso em um referencial em repouso em relação à Terra, você
vai ver que, sobreposta à órbita circular da sua estação espacial vai aparecer uma órbita eliptica (a do parafuso) cujo
perigeu vai coincidir com a sua posição no momento do lançamento do parafuso.

Resumindo e entrando em mais detalhes: a teoria da gravitação prevê que os corpos vão percorrer órbitas que são descritas por
círculos, elipses, parábolas ou hipérboles. O tipo de órbita vai depender da energia cinética e do momento angular do corpo em
relação ao Sol (ou ao planeta, no exemplo acima). No caso do parafuso, ao lançá-lo você modificou (ligeiramente) o seu momento
angular e sua energia cinética, o que o fez passar para uma órbita eliptica. Espero que isso ajude.


EDIT: Vai passar por cima, não por baixo.

[Vito]

Mais simples, você pode simular básica esse site sistema solar.
http://phet.colorado.edu/sims/my-solar-system/my-solar-system_en.html

[SnowRaptor]

Na linha do que o Dr. Manhattan disse: Uma órbita elíptica é uma oscilação em torno de uma órbita circular, com os dois períodos iguais.