行星的运动

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行星的运动 在古代，人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法．地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动；日心说则相反，认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．地心说和日心说之争经历了漫长的历程，其中有许多不平凡的故事，希望你能找来有关的资料读读．由于地心说比较符合人们的日常经验（太阳从东边升起，在西边落下，好像太阳绕地球运动），同时也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法，所以地心说统治了人们很长时间．但是随着人们对天体运动的不断研究，发现地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多．如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了．因此日心说逐渐被越来越多的人所接受，真理最终战胜了谬误．

1无论地心说也好，日心说也好，古人把天体的运动看得都很神圣．认为天体的运动必然是最完美、和谐的匀速圆周运动，天体的运动与地面上的运动所遵循的规律也应不同．德国天文学家开普勒（1571—1630）在最初研究他的导师——丹麦伟大的天文学家第谷（1546—1601）连续20年对行星的位置进行观测所记录的数据时，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考问题的，但是所得结果却与第谷的观测数据至少有8′的角度误差．当时公认的第谷的观测误差不超过2′，开普勒想，这不容忽视的8′也许是因为人们认为行星绕太阳做匀速圆周运动所造成的．至此，人们长期以来视为真理的观念——天体做匀速圆周运动，第一次受到了怀疑．后来开普勒又仔细研究了第谷的观测资料，经过四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于发现：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上（开普勒第一定律）；所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等（开普勒第三定律①）．若用R代表椭圆轨道的半长轴（图6-1），T代表公转周期，由上面的叙述可知

2比值k是一个与行星无关的常量．开普勒关于行星运动的确切描述不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们多年来对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究．