开普勒三定律适用于全宇宙(诡谲多端的火星)

开普勒是第谷的助手,第谷进行了大量的天文观测,也有不少新的发现,比如超新星、彗星等。第谷希望通过计算来论证,随着地球的运动,而引起观测上恒星位置的变化,但最终一无所获。由此开始反对哥白尼的“日心说”。

开普勒三定律适用于全宇宙(诡谲多端的火星)(1)

地心日动模型

第谷对日心说和地心说的调和

第谷采用《天体运行论》的理论,并不能解释彗星问题。于是在1583年出版了《彗星论》,提出一种介乎“地心说”和“日心说”之间的“地心-日动说”,首先他肯定了地球是不动的,太阳围绕地球转,其他行星围绕太阳转。这个宇宙模型同样可以解释“行星逆行”现象,而且解释了为什么彗星轨道不同于其他行星的问题,曾一度被接受。

开普勒三定律适用于全宇宙(诡谲多端的火星)(2)

第谷

开普勒三大定律

第谷去世后,作为助手的开普勒获得了他的全部观测资料,开始了复杂的计算。开普勒设想,如果哥白尼是对的,所有行星都是围绕着太阳转,而运行轨道不是正圆,而是椭圆的,那么每个行星的轨道都会是一直向前的,也就不需要进行复杂的本轮计算。开普勒用了6年时间,通过第谷观测火星的数据,用数学推理出第一定律和第二定律。后又用了9年时间,推导出第三定律。

开普勒三定律适用于全宇宙(诡谲多端的火星)(3)

开普勒

开普勒第一定律

行星轨道定律,又叫做“椭圆定律”。即:每一个行星,都是沿着各自的椭圆轨道围绕太阳运行的,而太阳为主处于椭圆的焦点之中。在哥白尼看来,行星运动的轨道是正圆,速度是匀速的。开普勒采用这种逻辑反复计算了一年多,终无所获。后来他发现这个“诡谲多端”的火星,不仅速度不是匀速的,而且轨道也不是圆的。

开普勒三定律适用于全宇宙(诡谲多端的火星)(4)

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开普勒第二定律

面积定律,即:在相等的时间内,行星与恒星的连线扫过的面积相等。也就说,处于椭圆轨道上的行星,与太阳之间的距离,有时候近(近日点),有时候远(远日点)。在最接近太阳的地方行星运行速度最快。在最远离太阳的地方,行星运行速度最慢。

开普勒三定律适用于全宇宙(诡谲多端的火星)(5)

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开普勒第三定律

周期定律,即:所有行星的轨道半轴三次方与周期二次方的比值都相等。且距离太阳位置越远,其运行周长越长。由这个发现可以推导出,行星和太阳之间的引力与半径的平方成反比,这是牛顿定律的一个重要的理论基础。

开普勒三定律适用于全宇宙(诡谲多端的火星)(6)

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开普勒三大定律的提出,不仅终结了亚里士多德和托勒密所构建起来的“地心学说”,同时也改进了哥白尼提出的天体匀速运动的“日心学说”。开普勒定律对天文研究具有普遍的意义,不仅适用于太阳系,他对具有中心天体的引力系统,如行星-卫星系统和双星系统都成立。

中国古代关于“宇宙模型”的假说

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