第3章 漫话地心说

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1、第二篇科学宇宙学的诞生——从哥白尼到牛顿第3章漫话日心说3.1近代天文学的奠基人哥白尼3.2哥白尼的《天体运行论》3.3开普勒行星运动定律【从地心说到日心说】.avisunlight@zju.edu.cn近代天文学的奠基人哥白尼（CopernicusNicholas，1473～1543）1473年2月19日生在波兰西部维斯杜拉河畔，托伦城圣阿娜巷。父亲尼古拉原是克拉科夫的商人，1458年迁居托伦城，因商致富，被选为托伦市的议员和市长。母亲巴巴娜是当地一位富商的女儿。夫妻俩共生育两女两男，哥白尼是最小的一

2、个，10岁丧父，由舅父瓦琴洛德扶养。哥白尼从少年时期就热爱天文学，中学时就曾在老师的指导下，制造了一具按日影以定时刻的日晷，从而培养了他对天文学的浓厚兴趣。18岁时进克拉科夫大学，在校受到人文主义者、数学教授布鲁楚斯基的熏陶，抱定献身天文学研究的志愿。sunlight@zju.edu.cn科学根源：随着天文学观察数据越来越多，为了给予解释，托勒密的地心说不断修补，越来越复杂，难以使人信服。哲学根源：他接受毕达哥拉斯学派提出的“宇宙是和谐的，可用简单的数学关系来表达宇宙规律”的基本思想。他也赞同柏拉图哲学

3、，同柏拉图一样，高度赞美太阳，给予太阳“宇宙正中”的位置。历史根源：在意大利留学10年，受到文艺复兴运动影响，思想解放，投身科学革命。sunlight@zju.edu.cn《天体运行论》——自然科学的独立宣言哥白尼经过长期的天文观测和研究，创立了更为科学的宇宙结构体系——日心说，从此否定了在西方统治达一千多年的地心说。日心说经历了艰苦的斗争后，才为人们所接受，这是天文学上一次伟大的革命，不仅引起了人类宇宙观的重大革新，而且从根本上动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论支柱。从此自然科学便开始从神学中解放出来，科

4、学的发展从此便大踏步前进。他的这些成就使他成为了人类科学发展历史上最伟大的革命家之一。sunlight@zju.edu.cn哥白尼日心说.flv布鲁若flv.avi阿利斯塔克理论sunlight@zju.edu.cnsunlight@zju.edu.cn爱因斯坦高度地评价了哥白尼的功绩及其对人类认识史的深远影响。他写道：哥白尼“对于西方摆脱教权统治和学术统治枷锁的精神解放所作的贡献几乎比谁都要大”，“要令人信服地详细说明太阳中心概念的优越性，必须具有罕见的思考的独立性和直觉，也要通晓天文事实，而这些事实

5、在那个时代是不易得到的。哥白尼的这个伟大的成就，不仅铺平了通向近代天文学的道路，而且也帮助人们在宇宙观上引起了决定性的变革。一旦认识到地球不是世界中心，而只是较小的行星之一，以人类为中心的妄想也就站不住脚了。”sunlight@zju.edu.cn我们怎么知道地球是绕太阳运动的？sunlight@zju.edu.cn我们怎么知道地球和别的行星绕太阳公转？卫星的宇宙速度.avisunlight@zju.edu.cn望月《十五夜望月》唐王建中庭地白树栖鸦，冷露无声湿桂花。今夜月明人尽望，不知秋思落谁家？朔月

6、当月亮轨道上绕行到太阳和地球之间，月亮的黑暗半球对着地球，这时叫朔，正是农历每月的初一。而在这个时候，我们是看不见月亮的，因此称为朔月。在朔月那天的太阳称为朔日。望月是指月和太阳的黄经差达到180度时的瞬间（也称望），以及此时的月相（也称满月）。望月（满月）的时候，月球和太阳分别在地球的两侧。若此时为正对面，即发生月食。sunlight@zju.edu.cn在伽利略观察到的各种现象中，其中一件是金星经历着与月亮相似的（新月、弦月和满月等）盈亏变化，这说明金星并非自身发光而是反射太阳光。图1.4-9托勒密

7、理论预言地球上看不到金星的“满盈”相sunlight@zju.edu.cn2007.12,6金星“傍”月sunlight@zju.edu.cn开普勒.flv（1571—1630）德国天文学家，发现了行星运动的三定律，被称为是“天空的立法者”。他不仅捍卫了日心说，并为万有引力的发现和天体力学的诞生奠定了基础。sunlight@zju.edu.cn哥白尼和毕达哥拉斯的哲学思想强烈吸引开普勒。与第谷合作，从第谷处获得了大量精确的天文学数据。1609—1619年，他先后提出了行星运动三定律。第谷用过的望远镜su

8、nlight@zju.edu.cn1.椭圆定律每个行星的轨道是一个椭圆，太阳位于一个焦点上。08开普勒行星运动三大定律.flvsunlight@zju.edu.cn2．等面积定律：在行星与太阳间作一条直线，则此直线在行星运动时于相同时间内扫过相等的面积。sunlight@zju.edu.cn3．和谐定律：行星运动周期T的平方正比于行星与太阳平均距离R的三次方，记为：从开普勒起，天文学才正变成一门精确科学，从而成为近代科学的先锋。sunlig