【引言】我们知道，太阳系行星运动遵循开普勒三定律，即

(1) 椭圆轨道定律：行星绕太阳运动的轨迹为一椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。

(2) 等面积定律：从太阳指向行星的直线在相等时间内扫过的面积相同，即s=v.r.

(3) 和谐定律：行星运动周期的平方与它长半轴的立方成正比，即T²=ka³.

行星绕太阳椭圆运动

开普勒三定律不但为太阳系的行星运动立了“法规”，也为后来的牛顿万有引力的发现提供了理论基础，但这三个定律只是对天文观测现象的总结，并没有触及行星运动遵循这些规律的物理机制问题，本系列文章就是想结合现代天文学最新观测结果，找出它们遵循开普勒三定律运动的物理本质。

新发现：1、地球绕太阳椭圆运动遵循公转与自旋动能守恒规律

司今（jiewaimuyu@126.com）

开普勒第二定律告诉我们：远日点地球绕太阳运动的轨道速度最小、近日点则最大；现代天文观测证明，地球在一年时间里绕太阳作椭圆运动的轨道速度变化是：

夏至点是在6月22-23日，远日点是7月2或3日，远日点正好是夏季开始后的第十天，这时地球绕太阳运动的轨道速度最小，在以后时间里，地球按逆时针方向沿椭圆轨道向秋分点和冬至点运动，其轨道速度会逐渐增大，直至近日点速度增加到最大。依据惯性原理，因此它整体上就会表现出7月、8月份这段时间内其轨道速度比秋、冬季要慢的特点。

近日点是1月3-4日，冬至日是12月21或22日，近日点正好是冬季开始后的第十天，这时地球绕太阳运动的轨道速度最大，在以后时间里，地球按逆时针方向沿椭圆轨道向春分点和夏至点运动，其轨道速度会逐渐减小，直至远日点速度减小到最小。依据惯性原理，因此它整体上就会表现出1月、2月份这段时间内其轨道速度比春、夏季要快的特点。

同时，现代天文观测还发现，地球自旋并不是一成不变，而是随季节性变化而变化，即在夏季7、8月份地球自旋表现得比较快，在春季1、2月份则表现得比较慢的特点。

结合地球轨道速度与自旋速度变化的观测结果，由此可以看出，地球在远日点时，距离太阳的距离r最大，轨道速度v最小，自旋角速度ω最大，地球在近日点时，距离太阳的距离r最小，轨道速度v最大，自旋角速度ω最小，即用物理公式描述就是

E=mv²/2 Iω²/2.

这同自旋刚体平面平行运动能表达式相同，但不同的是地球椭圆运动是有心力的运动。

自旋刚体平面运动动能E=mv²/2 Iω²/2

由此可见，地球绕太阳椭圆运动遵循轨道与自旋动能守恒规律，这样，地球自旋存在季节性变化的现象就很容易理解了，产生这种现象的物理机制就是地球绕太阳椭圆运动遵守E=mv²/2 Iω²/2守恒的结果，即地球自旋变化就像地球轨道速度变化一样，从远日点自旋最快开始到7、8月份这段时间内整体上会表现出比秋、冬季快的特点；从近日点自旋最慢开始到1、2月份这段时间内整体就会上表现出比春、夏季慢的特点。

同时，也可以看出，开普勒第二定律（角动量守恒）只是揭示了行星轨道速度v与轨道半径r之间存在的守恒规律,即s=vr；其实，行星自旋角速度ω与轨道半径r之间也存在守恒规律，即ω/r=k.