為什麼橢圓軌道的週期可當成圓軌道之週期來計算?

一般而言,在解一行星橢圓軌道之週期時,我們都將行星視為一圓周運動(半徑為橢圓軌道之平均半徑,亦即橢圓之半長軸a),並利用萬有引力=向心力來進行解題。另外在高中課本中也是利用圓軌道到證明克卜勒第三定律,然而這樣的說法並不盡完善,因此造成許多人的疑問。

事實上在解週期問題時,的確可以用圓軌道來代替並無不妥,在維基百科中已經詳細證明用橢圓觀點算出來的週期與用圓軌道觀點算出來的週期公式是一模一樣的,但只是因為以橢圓觀點的證明過程必需牽涉到大學微積分程度,因此在高中課本中便簡單地以牛頓萬有引力定律與圓軌道稍作說明。

不過,雖然此二種軌道之週期相同,但面積速率是不同的:
圓軌道之面積速率\frac{dA}{dt}=\frac{\pi\mbox{a}^2}{T} (a代表該橢圓對應之圓軌道平均軌道半徑)
而橢圓軌道之面積速率\frac{dA}{dt}=\frac{\pi{ab}}{T}
此兩式中之T雖相同,然\pi\mbox{a}^2\ne \pi{ab},故不可將橢圓軌道之面積速率當作是圓軌道來計算。