Aštuonios planetos skrieja aplink Saulę elipsės formos, visų pirma dėl gravitacinės sąveikos. Saulė turi gravitacinę trauką, kaip ir dauguma planetų; kiti dangaus kūnai taip pat daro, o šių jėgų sąveikos ir vienas kitą pritraukiančių arba atstumiančių būdų, sukeliančių orbitą. Dauguma fizikų ir astronomų mano, kad planetos orbitos turėtų būti visiškai apskritos. Daugelis teigia, kad tai, kad jie iš tikrųjų yra elipsės formos, labiau susiję su išorinėmis jėgomis ir dispersijos paklaidomis nei bet kas kitas. Vokiečių astronomas Johannesas Kepleris pirmasis paskelbė medžiagą, įrodančią elipsines orbitas, o jo teorijos vis dar laikomos galutinėmis. Juos papildė ir išplėtė Isaacas Newtonas ir Albertas Einšteinas, be kita ko.
Saulės sistemos pagrindai
Plačiai manoma, kad Saulės sistemoje yra aštuonios planetos, įskaitant Žemę, kurios įvairiais intervalais eina aplink centrinę saulę, kiekviena savo elipsės formos keliu. Merkurijus, Venera, Žemė ir Marsas kartu sudaro vadinamąją „vidinę“ saulės sistemą. Šios planetos sukasi greičiausiai. Daug toliau randama „išorinė“ sistema, sudaryta iš Jupiterio, Saturno, Urano ir Neptūno. Šios planetos yra daug toliau viena nuo kitos nei esančios vidiniuose žieduose, o jų orbitos taip pat yra daug didesnės. Visos orbitos yra elipsės formos, nors, išskyrus Merkurijaus, jos paprastai atrodo beveik tobulai apskritos. Paprastai tik atlikę intensyvius matematinius skaičiavimus žmonės atranda, kad jie iš tikrųjų yra elipsės formos.
Ekscentriškumo įtaka
Kepleris pirmasis nustatė elipsės formą 1600-ųjų pabaigoje. Jis sugalvojo tris susijusius „planetų judėjimo dėsnius“, kurie tam tikru tikslumu kiekybiškai įvertina orbitos judėjimą. Remdamasis šiais dėsniais, jis sugebėjo paaiškinti, kad planetos juda plokštuma, kurios viename židinyje yra saulė, ir nustatė, kad elipsės forma turi būti matuojama ekscentriškumo požiūriu; būtent, kuo ekscentriškesnė orbita, tuo ji pailgesnė. Kepleris nenustatė, kodėl jie skrieja elipsėje, tačiau jo pagrindus naudojo kiti fizikai, kurie pateikė konkrečių paaiškinimų.
Gravitacijos svarba
Niutono tyrimai padarė išvadą, kad gravitacija vaidina svarbų vaidmenį. Atlikdamas daugybę skaičiavimų, jis sugebėjo parodyti, kad planetos traukia viena kitą ir saulę, nes saulė jas taip pat traukia gravitaciniu būdu. Dėl to suspaudžiamos orbitos, kurios uždaroje sistemoje gali būti apskritos, nes gravitacinės traukos veikia viena kitą. Vienas iš būdų apie tai galvoti – įsivaizduoti, kaip daug rankų traukia tafą.
Erdvės kreivumas
Taip pat prisideda ir fizinė erdvės platybės forma. Einšteino reliatyvumo teorija taip pat padeda paaiškinti, kodėl planetos skrieja aplink Saulę elipsės formos, nes dalis orbitų formos yra erdvės kreivumo, kurį sukelia planetos, veikiančios jas supantį erdvėlaikį, rezultatas. Dėl to atsirandantis erdvės „lenkimas“ turi proporcingą poveikį judėjimui ir priverčia tai, kas kitu atveju būtų apskrita, išsilyginti ir pailgėti.
Matematiniai taikymai
Daugeliu atvejų vienintelis tikslus būdas išmatuoti orbitas ir apskaičiuoti planetos greitį bei judėjimą yra atlikti keletą sudėtingų matematinių skaičiavimų. Žmonės gali apskaičiuoti atskirų planetų, taip pat subjektų, tokių kaip kometos, orbitą, naudodamiesi Keplerio, Niutono, Einšteino ir tomis sekančiomis matematinėmis taisyklėmis, taip pat gali naudoti lygtis, kad galėtų stebėti pokyčių laipsnį laikui bėgant. Ši informacija yra naudinga daugeliui programų, pradedant stebėjimo teleskopų programavimu ir baigiant artėjančios kometos ar asteroido keliamos grėsmės laipsniu.
Pokyčiai Laikui bėgant
Žmonėms svarbu atsiminti, kad daugelis planetų orbitų aprašymų yra supaprastinti, kad būtų lengviau suprasti, ir daugelis Saulės erdvėje laiko fiksuotą kūną, aplink kurį planetos juda. Tiesą sakant, saulė juda kartu su planetomis, o judant erdvėje tiksli orbitų forma taip pat keičiasi. Tai reikia turėti omenyje žiūrint į diskusijas apie tai, kaip planetos skrieja aplink Saulę, nes iš tikrųjų visa orbitinė sistema juda.