De åtta planeterna kretsar runt solen på ett elliptiskt sätt främst på grund av gravitationsinteraktioner. Solen har en gravitationskraft, liksom de flesta planeter; andra himlakroppar gör det också, och sätten på vilka dessa krafter interagerar och antingen attraherar eller stöter bort varandra orsakar kretslopp. De flesta fysiker och astronomer tror att planetbanorna borde vara perfekt cirkulära. Att de faktiskt är elliptiska, säger många, har mer att göra med yttre krafter och variansfel än något annat. Den tyske astronomen Johannes Kepler var den första att publicera material som bevisade elliptiska banor, och hans teorier anses fortfarande vara definitiva. De lades till och utökades av bland andra Isaac Newton och Albert Einstein.
Grunderna i solsystemet
Solsystemet tros allmänt innehålla åtta planeter, inklusive jorden, som passerar runt en central sol med olika intervall, var och en på sitt eget elliptiska spår. Merkurius, Venus, Jorden och Mars utgör tillsammans det som kallas det ”inre” solsystemet. Dessa planeter roterar snabbast. Mycket längre ut finner man det ”yttre” systemet, som består av Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. Dessa planeter sitter mycket längre från varandra än de i de inre ringarna, och deras banor tenderar att vara mycket större också. Alla banorna är elliptiska till formen, men med undantag för Merkurius tenderar de att se nästan perfekt cirkulära ut. Det är vanligtvis bara genom intensiva matematiska beräkningar som folk upptäcker att de faktiskt är elliptiska.
Excentricitets inflytande
Kepler var den första att identifiera den elliptiska formen i slutet av 1600-talet. Han kom på tre relaterade ”lagar för planetrörelse” som kvantifierar omloppsrörelser med viss precision. Genom dessa lagar kunde han förklara att planeterna rör sig på ett plan med solen i ett fokus och bestämde att formen på ellipsen skulle mätas i termer av excentricitet; nämligen ju mer excentrisk en bana är, desto mer långsträckt är den. Kepler avgjorde inte varför de kretsar i en ellips, men hans grundarbete användes av andra fysiker som kom med konkreta förklaringar.
Tyngdkraftens betydelse
Newtons studier kom fram till att gravitationen spelar en stor roll. Genom en serie beräkningar kunde han visa att planeter drar på varandra och solen, eftersom solen också utövar en gravitationskraft på dem. Detta har effekten av att klämma samman banor som man kan förvänta sig att vara cirkulära i ett slutet system, eftersom gravitationskrafterna verkar på varandra. Ett sätt att tänka på detta är att föreställa sig många händer som drar i sig.
Rymdens krökning
Den fysiska formen på rymden bidrar också. Einsteins relativitetsteori hjälper också till att slutföra förklaringen av varför planeter kretsar runt solen på ett elliptiskt sätt, eftersom en del av banornas form är ett resultat av rymdens krökning som orsakas av planeter som verkar på rymdtiden runt dem. Den ”böjning” av utrymme som blir resultatet har en proportionell inverkan på rörelsen, och den tvingar det som annars skulle kunna vara cirkulärt att plana ut och förlängas.
Matematiska tillämpningar
I de flesta fall är det enda korrekta sättet att mäta banor och beräkna planetarisk hastighet och rörelse att utföra ett antal något komplexa matematiska beräkningar. Människor kan beräkna omloppsbanan för individuella planeter såväl som enheter som kometer med hjälp av de matematiska regler som fastställts av en Kepler, Newton, Einstein och de som följde, och de kan också använda ekvationer för att spåra graden av förändring över tiden. Denna information är användbar för ett antal tillämpningar, från programmering av teleskop för observation till att bestämma graden av hot från en annalkande komet eller asteroid.
Förändringar över tiden
Det är viktigt för människor att komma ihåg att många beskrivningar av planetbanor är förenklade för att det ska vara lätt att förstå, och många placerar solen som en fast kropp i rymden som planeter rör sig runt. Faktum är att solen är i rörelse tillsammans med planeterna, och när de rör sig genom rymden förändras också banornas exakta form. Detta bör man ha i åtanke när man tittar på diskussioner om hur planeterna kretsar runt solen, eftersom hela omloppssystemet faktiskt rör sig.