Der Begriff „elliptische Umlaufbahn“ wird in der Astrophysik und Astronomie verwendet, um eine ovale Bahn eines Himmelskörpers zu beschreiben. Die Erde und alle anderen Planeten des Sonnensystems folgen dieser Art von Umlaufbahn um die Sonne. Die Form wird durch die unterschiedliche Anziehungskraft von Kräften wie der Schwerkraft auf zwei Objekte wie die Sonne und einen Planeten erzeugt.
Experten zufolge gibt es vier Arten von Umlaufbahnen, denen ein Himmelskörper folgen kann. In einer hyperbolischen Umlaufbahn wird ein Körper um ein anderes Objekt gezogen, behält jedoch genug Energie, um auf einem anderen Weg vom Objekt wegzuschleudern, wodurch eine U-Form entsteht. Eine spiralförmige Aufprallbahn tritt auf, wenn ein Körper in einer unausweichlichen Spirale mit einem größeren Zug auf ein Objekt zugezogen wird, bis er mit diesem Objekt kollidiert. Kreisförmige Obits erfordern ein perfektes Kräftegleichgewicht, damit ein Körper einer exakten Kreisbahn um ein anderes Objekt folgen kann. Eine elliptische Umlaufbahn tritt auf, wenn eine kreisförmige Umlaufbahn durch Kräfte, wie die Schwerkraft nahegelegener Objekte, unterbrochen wird und einer relativ stabilen, aber nicht kreisförmigen Bahn folgt.
Tausende von Jahren glaubten Wissenschaftler, dass die Planeten des Sonnensystems kreisförmigen Umlaufbahnen mit der Sonne im Zentrum folgten. Anfang des 17. Jahrhunderts stellte der deutsche Astronom Johannes Kepler fest, dass dies nicht der Fall war. Nach Keplers Arbeit haben die Erde und andere Planeten elliptische Umlaufbahnen, wobei die Sonne als Brennpunkt und nicht als exakter Mittelpunkt dient. Keplers Erkenntnisse ermöglichten die Entwicklung genauer Vorhersagen darüber, wo sich jeder Planet zu einem bestimmten Zeitpunkt befinden würde, was das wissenschaftliche Verständnis des Sonnensystems erheblich voranbrachte.
Obwohl Variationen der Zugkräfte erforderlich sind, um eine kreisförmige Umlaufbahn elliptisch zu machen, kann dieser Betrag extrem klein sein. Die Erde zeichnet sich durch eine fast kreisförmige Bahn aus, die nur durch eine unglaublich kleine Exzentrizität unterbrochen wird. Es ist jedoch bekannt, dass die genaue elliptische Bahn über lange Zeiträume variiert, und in einem Zeitraum von etwa 100,000 Jahren wird die Bahn eher kreisförmig und dann ovaler. Die Umlaufbahn wird auch von zwei anderen Faktoren beeinflusst, die als Präzession und Neigung bezeichnet werden und die Ausrichtung und Position der Erdachse beeinflussen.
Himmelsobjekte auf einer elliptischen Umlaufbahn, wie die Erde, bewegen sich an verschiedenen Punkten ihrer Umlaufbahn mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Ein Objekt mit dieser Umlaufbahn legt nach Kepler an jedem Punkt der Umlaufbahn die gleiche Strecke in der gleichen Zeit zurück. Aufgrund der ovalen Form bedeutet dies, dass der Körper an bestimmten Punkten der Umlaufbahn schneller reisen muss, um die gleiche Strecke zurückzulegen. Zum Beispiel bewegt sich die Erde mit einer höheren Geschwindigkeit, wenn sie sich im Januar näher an der Sonne befindet, als wenn sie im Juli weiter entfernt ist.