6.1.1行星的运动

第六章万有引力与航天,1.行星的运动,托勒密,地心说,地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动。,一、关于天体运动的两种对立观点,托勒密的天体模型之所以能够流行千年，是有它的优点和历史原因的。它的主要特点是：1.绕着某一中心的匀速运动，符合当时占主导思想的柏拉图的假设，也适合于亚里士多德的物理学，易于被接受。2.用几种圆周轨道不同的组合预言了行星的运动位置，与实际相差很小，相比以前的体系有所改进，还能解释行星的亮度变化。3.地球不动的说法，对当时人们的生活是令人安慰的假设，也符合基督教信仰。在当时的历史条件下，托勒密提出的行星体系学说，是具有进步意义的。首先，它肯定了大地是一个悬空着的没有支柱的球体。其次，从恒星天体上区分出行星和日月是离我们较近的一群天体，这是把太阳系从众星中识别出来的关键性一步。,日心说,太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做圆周运动。,哥白尼,哥白尼认为，地球不是宇宙的中心，而是一颗普通行星，太阳才是宇宙的中心，行星运动的一年周期是地球每年绕太阳公转一周的反映。主要内容是：水星、木星、金星、火星、土星五颗行星和地球一样，都在圆形轨道上匀速率地绕太阳公转。月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上，每月绕地球转一周，同时跟地球一起绕太阳公转。地球每天自转一周，天穹实际上不转动，因地球自转才出现日月星辰每天东升西落的现象。恒星和太阳间的距离十分遥远，比日地间的距离要大得多。,限于当时的科学发展水平，哥白尼的日心说也有缺点和错误，这就是：认为太阳是宇宙的中心，实际上，太阳只是太阳系中的一个中心天体，不是宇宙的中心；沿用了行星在圆轨道作匀速圆周运动的旧观念，实际上行星轨道是椭圆的，运动速度的大小也不是恒定的。,乔尔丹诺布鲁诺(15481600)，是意大利文艺复兴时期伟大的思想家、自然科学家、哲学家和文学家。他勇敢的捍卫和发展了哥白尼的太阳中心说，并把它传遍欧洲，被世人誉为是反教会、反经院哲学的无畏战士，是捍卫真理的殉道者。,开普勒的导师第谷，丹麦天文学家。他善于观测，具有惊人的机械操作能力和技巧，观测结果至今还在使用，他测量的行星角位置误差不大于2分。,观察天才,二、行星运动规律,数学天才,开普勒：1571年12月27日出生于德国威尔。他与意大利的伽利略是同时代的两位巨人。,开普勒从理论的高度上对哥白尼学说作了科学论证，使它更加提高了一大步。他所发现的行星运动定律“改变了整个天文学”，为后来牛顿发现万有引力定律奠定了基础。开普勒也被后人赞誉为“天空的立法者”。,开普勒整理了他的老师第谷20多年观测行星运动的数据后，经过四年艰苦计算，总结了关于行星运动的三条规律：,开普勒,椭圆定律,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,开普勒,面积定律,对于任意一个行星而言，它和太阳的联线在相等的时间内扫过相等的面积,开普勒第二定律,开普勒,周期定律,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,开普勒第三定律,1.a指椭圆轨道的半长轴，T指行星运动的周期,2.k是一个常数，对于绕同一中心天体运动的行星来说，k的大小与行星无关，只与中心天体有关,公式表述：,1.行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。,2.行星绕太阳做匀速圆周运动,3.所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即,中学里的近似处理,地球轨道接近圆，但彗星的轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星他算出这颗彗星的轨道的半长轴为地球轨道的18倍并预言这颗彗星每隔一定时间就会出现。后来哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，那么，他下次飞近地球是哪一年？,思考？,已排除,1.有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是1：2，则它们绕地球运转的周期之比为：,比值法处理天体运动,2、关于开普勒行星运动的公式，以下理解正确的是A、k是一个与行星无关的量B、若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R地，周期为T地；月球绕地球运转轨道的半长轴为R月，周期为T月，则C、T表示行星运动的自转周期D、T表示行星运动的公转周期,法国天文学家宣布，地球与火星之间的最短在2003年8月27日出现，这是7.3万年来两行星最亲近的一次木星是九大行星中体积最大的行星。天文观测已经探测到木星和火星绕太阳运动的平均轨道半径为7.781011m和1.081011m，它们的质量分别为1899.410