首先需要纠正问题中的一个误区,在椭圆轨道的近地点,万有引力其实是完全提供向心力的,也就是二者相等。因为只有当物体做匀速圆周运动或者处于椭圆轨道的拱点(近地点或远地点)时,速度方向才与引力方向垂直,此时径向合力即为向心力,所以近地点处引力等于向心力,而不是小于。
为什么椭圆轨道近地点万有引力小于向心力
当你离开近地点往远地点飞的时候,情况就不一样了。因为引力方向和速度方向不再垂直,引力会产生一个切向分力让卫星减速,同时法向分力提供向心力。在这个阶段,万有引力在数值上是大于所需的向心力的,这导致卫星被拉向地球内侧,而不是维持在一个更大的半径上。
简单来说,只有在近地点和远地点这两个特殊位置,引力才全部用来改变运动方向而不改变速度大小,此时引力等于向心力。而在轨道的其他任何位置,引力都有一部分分量在改变速度的大小(切向分量),剩下的法向分量才是向心力,所以此时引力大于向心力,卫星正在做向心运动靠近地球。