经典物理学的建立

1、第二篇经典物理学的建立第二篇 大纲 第三章、资本主义萌芽时期的科学革命 第四章、从伽利略到牛顿经典力学的建立 第五章、力学的进一步发展 第六章、光学的发展 第七章、电磁学的发展 第八章、热力学发展史概述第三章资本主义萌芽时期的科学革命建立日心说的斗争内容大纲第一节 欧洲近代科学诞生的社会条件第二节 哥白尼和日心体系第三节 天文学的新成就第四节 伽利略在天文学上的功绩欧洲人自1096-1272年多次发动十字军东征。占领君士坦丁堡，携回了大量希腊、罗马典籍。同时，集古希腊、印度、中国各民族文化之长处的阿拉伯文化也传欧洲，刺激了欧洲文化的发展。使欧洲人了解到，在宗教之外，尚有一个灿烂的新世界的存在。

2、此外，四大发明也极大的推动了欧洲文明的进程。火药摧毁了欧洲中世纪的封建城堡，指南针引导欧洲人去航海，而造纸术加速了各国文化的交流与发展。第一节 欧洲近代科学诞生的社会条件众多的因数促使下，到15世纪，从意大利开始发生了一种觉醒运动，不久传到德、法、英而波及全欧洲，造成了极富活力的欧洲文艺复兴时代。伟大的觉醒生机勃勃，一往直前的精神“有如一位壮年人在清凉夏夜长久睡足以后，伸展四肢，充满着活力与热情，迎着晨曦，努力工作”。终于开辟出近代科学的崭新局面！一. 科学革命 从十五世纪后半期开始,由于封建社会内部资本主义方式的萌芽与发展,引起了社会的大变动和自然科学的革命。资本主义萌芽时期的自然科学革命发

3、生在西欧。 从中世纪末(11,12世纪)欧洲生产力开始迅速发展.到十五世纪,简单机械起重机,矿井抽水机,水力风力发动机,纱车织布机相继出现.特别是火药,指南针,纸,印刷术,贯轴舵由中国经阿拉伯人传入。父亲是国务大臣.1576年成为驻法大使的随员.23岁做下议院政员.1617年获国务大臣职务.1618做大法官.他盛赞印刷术,火药和指南针的作用时说: 英国哲学家F培根(Francis Bacon 1561-1629) “这三种东西曾改变了整个世界的面貌和事务的状况,第一种在文学上,第二种在战争中,第三种在航海上” 哥伦布发现美洲(1492)和麦哲伦环游世界(1519)的成功,证明了“地圆说”. (

4、一) 生产的发展及资产阶级对生产技术的兴趣,为科学的发展创造了极好的社会物质条件。 (1)生产为科学提供了观察材料和实验手段. (2)社会生产不断提出需要和任务.(3)西欧,中欧各国相互间政治经济关系日益密切.(二)精神文明 以文艺复兴(1400-1600)和宗教改革为标志的思想解放运动反对封建统治和天主教会.出现了但丁的神曲,米开朗基罗的雕塑,莎士比亚等西方伟大的艺术家和艺术作品. 农民战争推动下的宗教改革摧毁了教会的独裁.人们要求思想自由,科学要求摆脱“神学的婢女”的附庸地位,反对迷信和权威. 新生的资产阶级推动社会关心、尊重科学,为资本主义萌芽时期的科学革命准备了必要条件.1.罗吉尔培根

5、(1214-1294)二 、最初的代表人物你了解文艺复兴吗? 他本是英国牛津大学僧侣,牛津大学圣方济院的碑石写有“罗吉尔培根,伟大的哲学家”. 他用过的实验方法,扩大了科学王国的领域,他孜孜不倦的工作了一生后,于公元1294年安息了. 他反对经院哲学,认为进行试验胜过思辨,“证明前人说法的唯一方法只有观察和试验.” 他花了大量的时间进行实验研究,发现了火药的成份,研究过蒸汽的作用,作过光学试验,发明了暗室,描述了光的反射定律和折射现象,研究球面镜的作用和球面相差,解释虹的成因.他根据透镜的作用提出了用凸透镜矫正眼的视力的想法.罗吉尔培根预言:下一页(1) 造出不用浆的航船.(2) 造出快速不用

6、马拉的车.(3) 造出在天空飞行的装置,人坐在里面,机器推 动鸟翼.(4) 用透镜可以使看起来远的东西变近,极小的东西变清晰,可以观察星星. “全都无需靠魔术的幻想,到科学的力量足够时就会变为现实.”罗吉尔培根的思想远远超越了他的时代,而且他的研究工作在科学思想和方法上都是近代自然科学的先驱.因为教会所不容,他在巴黎的寺院里被严格监视十年之久,后又被关进监狱十四年,出狱二年后,七十八岁去世.但他仍然没有彻底摆脱时代的局限。2. 莱奥纳多达芬奇(1452-1519) 他是文艺复兴时期杰出的艺术家,发明家,工程师和科学家,创作了名画蒙娜丽沙和 最后的晚餐等不朽作品。 他还设计过许多机械,画了许多草

7、图,如碾轧机,挖河机,模拟飞机等。 在建筑方面,提出重建米兰教堂和佛罗仑萨与利古利亚海的运河计划。 设计中,研究过材料的承重,指出载重能力与柱子直径的立方成正比,横梁的承重能力与它的粗细成正比而与它的长度成反比。 讨论水波和声波的传播规律,提出过液体压力的概念,证明了连通器皿中液柱必定有相同的高度.他在关于科学方法的注释中写道:“在研究一个科学问题时,我们首先安排几种实验.我们的目的是根据实验来决定问题.然后指出物体在什麽原因下会有这样的效应 ” “实验在任何情况下都是我的老师.” “在科学中,凡是用不上任何一种数学的地方,凡是和数学没有联系的地方都是不确切的.”达芬奇之所以能够做出这些成就不

8、是偶然的。 (1) 反对教会特权,指责教会“贩卖欺骗的店铺”,脱离生活。 (2) 向大自然请教,并在经验中学习知识。(3) 他的艺术实践和科学成就冲破旧习俗,旧传统。 他是从文艺复兴到科学革命的过渡性人物,在科学史上有独特的作用。第二节 哥白尼和日心体系一、哥白尼所面临的问题 哥白尼时代，天文学中占统治地位的观点是托勒密的地球中心说。这学说是古代人对天体运动的一种解释，与当时的观测资料符合的相当好，并与人们的经验一致，又比较容易为人们所接受。 到中世纪后期，天主教会给它披上了一层神秘的面纱，硬说地球居于宇宙中心。证明了上帝的智慧，上帝把人派到地上来统治万物。 但实践是真理的审判官，随着天文观测

9、的进步，托勒密的地球中心论体系与观测数据之间总是不断的出现矛盾。后者不断增加其他办法加以补救，使这个体系显得十分复杂，极不协调。正是追求自然界在数学上完美的意向把哥白尼引上了探索新宇宙观的道路。二、 哥白尼生平简介尼古拉哥白尼（1473-1543）出生于波兰托伦城一个商人家庭，十岁丧父由舅父抚养，其舅父是艾尔门兰德地区主教，哥白尼十八岁进著名的克拉科夫大学学习数学和天文学。受文艺复兴运动的影响，1496年到意大利留学，先后在波轮亚帕多瓦裴拉拉大学学习法律医学和神学。但它最关心的却是天文学。波轮亚大学天文学教授诺瓦拉关于托勒密体系过于复杂，不符合数学的和谐原则的评论，对哥白尼产生了影响，他们一起

10、观测天文，并大量攻读古希腊学者的著作，受到了关于地球运动思想的启发为创立新的宇宙体系奠定了思想基础。1503年，哥白尼回到波兰，为其舅父当秘书和私人医生。1512年，舅父死后到波罗的海沿岸的弗罗恩堡任牧师，并把全部余暇用于天文观测和新的宇宙体系的研究上。三、 日心说 1. 天文学的基本问题和东西方天文学的不同重点。 天文学是观察和记录天象，描述天体运动，探索规律和预测其位置以便于制定历法，辨明方位的一门最早的学科。日月星辰的运动及异常天象如日食月食太阳黑子，慧星等。 中国的天文学，重点是由帝王钦定历法，特别注意日、月运行，季节与农时，日月食预测。102种历法，地球绕日公转周期为365.2422

11、个“平均太阳日”。月球绕地球一周是29.53059“平均太阳日”。而日月又不能用小数来表示。古人化了大量心血。因而中国的数算速算法算盘都得到较大的发展。西方古希腊人注重航海，他们注重推理来探究行星运行的几何规律及预测方位，而对历法不重视2. 哥白尼创立“日心说”的根据（1） 哥白尼学说的基本内容（a） 太阳为宇宙中心，其他天体都绕太阳作等速圆轨道运转；（b） 地球不仅绕太阳公转，还有自转，一年公转一周，一昼夜绕轴自西向东自转一周；（c) 月亮是地球的卫星。（d) 各星星在太阳系中的排列次序是从最靠近太阳的水星开始，依次是金星地球火星木土恒天星。哥白尼通过长期观测和大量计算，认为地心说过于繁琐复

12、杂，地动日心说可以解决许多难题。它的根据归纳如下： （1）天体运动是有固定周期的重复现象。 （2）应该把真运动与视运动分开。 (3 ) 不必让庞大的天穹在昼夜绕小小的地球一周。 （4）地球有自转公转和地轴回转。（5）更合理的解释行星的逆行现象。3. 日心说的意义（1）日心说是宇宙观的革命 地心说被中世纪的教会利用，成为反动宗教的科学基础，日心说却与之针锋相对。动摇了神学所依托的理论基础。（2）日心说是对经院哲学的一次大胜利。哥白尼不迷信教条和权威，对宇宙作科学考察，去伪存真的分析和概括，发现了经得住实践检验的日心体系。（3）日心说为自然科学开辟了发展道路天体运行论宣布“从此自然科学便从神学中解

13、放出来科学的发展从此便大踏步地前进。”使近代科学的源起和迅猛发展。4. 哥白尼体系中存在的问题（1） 缺乏充分的物理根据及新的观测或实验事实（2）从动力学原理上还不能回答：“地球会不会崩裂，鸟儿为什麽不落在后面”之类的问题。（3）行星的运动轨道为正圆，宇宙有限,宇 宙有中心且以太阳为中心等都是不切合实际的。（4）在地球上观察恒星因一年中地球位置变动而使恒 星 显示微小视位移，今天叫恒星视差。由于当时观察仪器 精度不够，并没有看到视差的存在。 第三节 天文学的新成就-开普勒行星运动三定律一、科学方法论的探索哥白尼的重大历史功绩是首先冲破了教会神权统治的罗网，开创了人类在宇宙观上的根本变革。新科学

14、的建立应该走什么道路?1. 哲学家从理论上进行着科学方法论的探索。 代表： F培根 （1561-1626） 笛卡尔（1596-1650） 2. 作为当时科学先驱的天文学家和力学家们，从实践上做出了光辉的榜样。-F培根分析了当时的两种倾向：（1）学术传统贫乏，“一旦和培育它成长的经验隔离，哲学就变成僵死的东西。”（2）工匠传统日积月累，新发明新知识不断涌现。“一旦有经验的人学会读书写字，就可能有更好的东西出现。” “经验合理性的真正合法婚配将导致一系列和一大堆的发明。”他强调实验的作用。所以其科学方法实际上是实验定型和归纳法为主，用归纳法在事实的百科全书基础上牢固的建立一座科学理论的金字塔。并提

15、出进行实验操作和建立科学院等。 第谷布拉赫（1546-1601）是丹麦的宫廷天文学家。他出生于一个贵族家庭，十四岁时因一次日食引起了他对天文的爱好，1572年仙后座中的一颗新星更激起了他对天文观测的兴趣。 他知道十六世纪天文学中有一项重要任务，就是修订历法和根据航海需要而编制一个新的星表。坚持天文观测二十一年之久，各行星的角位置的误差仅有2即0.033 o。 他的依据是一个折衷的宇宙体系。这个体系里，除地球外，所有的行星都绕太阳运转，而太阳却率领着众行星绕地球转，地球是静止不动的。虽然他了解哥白尼的体系优点，但他不能违背圣经。特别是他从未观测到恒星的视差效应。二、 第谷的观测 腓特列二世逝世后

16、，第谷失去了资助。1599年他得到了一份赠款，他把部分仪器移到布拉格。他得到了一个有为的青年助手开普勒。第二年第谷去世，临终前把一生辛劳所得的宝贵资料和完成的星表一起留给了开普勒。三、 开普勒生平简介开普勒（1571-1630）德国天文学家，出生在一个家境不宽裕的军人家庭，靠宫廷资助1589年在杜宾根大学神学系学习。受天文学家麦斯特林的影响而熟悉了哥白尼的学说，为哥白尼的宇宙体系的美所震撼，决心尽力为它辩护，终生愿望是完成日心说体系。他一方面编制星行表（1627年出版了卢道夫星行表），一方面进行行星轨道特点的研究。从观测资料中排除了地球运动在行星视运动中的效应，找出了火星的真实轨道。 第谷和哥

17、白尼的观测误差为0.13330即8。开普勒对圆轨道产生怀疑，试着用椭圆轨道。太阳不是处在圆形轨道的中心而是位于这些椭圆轨道的一个焦点上，为行星运动的第一定律，即1609年在探索成因的天文学或天体物理学第一、二定律。1619年在宇宙的和谐中发表了第三定律。在天文计算中他还使用了对数，是一个创举。开普勒自幼体弱多病，四岁患天花损害了他的身体和目力，手落下残疾。十七岁丧父，二十六岁与一个名门，头脑简单有钱的寡妇结婚，缺少家庭温暖。前妻死后与一个贫家女子结婚，但经济拮据，两个妻子共有十二个孩子。他一生贫病交加，最后病死于索债途中。但他为科学献身的精神令人敬佩。四、开普勒三定律开普勒否定了天体“匀速”,

18、“圆周”运动的传统观点.并且研究如何从地心观察坐标系转换到日心坐标系的方法.布拉赫所积累的庞杂资料中,关于火星的运动情况占有很大的篇幅.开普勒尝试用各种几何曲线来描述火星的运动.最后,他得出结论:1. 火星遵循椭圆轨道绕太阳运转,这个椭圆的焦点之一就是太阳所在的地方,此为开普勒第一定律.古代传统的认为天体只能作圆周运动的观念第一次被认为是错误的,不真实的.至于椭圆轨道的具体形状如何,则要根据它的长半轴,短半轴的尺度来决定.开普勒从观测资料中还发现,行星运动的快慢是经常变化的,而这种变化又跟该行星到太阳的距离有关.行星经过近日点时其运动速度最大,行星经过远日点时其运动速度最小. 行星经过轨道上其

19、他各点的运动速度介于以上二速度之间. 2. 第二定律 (1609年 火星运动的阐释)开普勒描述的关于行星运动的速度和它离太阳的距离之间的关系被叫做开普勒第二定律. 即:行星与太阳的连线(动径)在相等的时间内扫过相等的面积(又称面积定律).匀面积速度代替了匀线速度.3. 第三定律:(1619年宇宙和谐论中) 一切已知的行星,其运转的周期的平方与其距太阳的平均距离的立方成正比.即:行星运转的轨道的尺度越大,其运转的周期也越长. 4. 开普勒三定律的意义(1) 第一定律否定了圆形轨道论。 第二定律否定了匀线速运动。 第三定律建立了各行星之间的联系。 此三定律的正确性被后来的天文观测所证实。(2) 发

20、现了行星的运动学描述规律,在天文学研究中开辟了新的纪元。(3) 开辟了物理学中把实验观测数据表达为准确的数学定律的先例。 第四节 伽利略在天文学上的功绩伽利略伽利莱(1564-1642), 意大利人,出生在比萨一个没落的贵族家庭,父亲是一个音乐家,对数学有一定造诣. 伽利略十七岁入比萨大学学医,但他对古希腊哲学感兴趣. 一个偶然的机会听了一次数学演讲,对数学产生了浓厚的兴趣,另外他对生产技术和自然科学有着广泛的兴趣. 他博学多才,而影响最深远的是天文学和力学两个方面。伽利略（15641642）伽利略的主要功绩:一. 他为日心学说提供了丰实的天文观测材料。1609年,他听说荷兰人制造出望远镜的消

21、息后,自制了望远镜(最初制作的折射透镜,天文望远镜放大倍数为9倍),经改进后放大32倍.首先指向月球,发现月球地形的起伏和地球相似.又考察了金星,发现金星的可见部分星貌与月球相似,从新月到满月,这表明,金星与月球同样是反射太阳光而发亮的.(揭露了宗教关于地上事物与天上事物不同的欺骗性)二、他的两大体系的对话从理论上论证了日心说的科学基础,给托勒密理论以粉碎性的打击。对话是以三人,莎尔维(伽利略代言人), 辛普利邱(亚氏的注释者)和少格列托(中立者)辩论形式写的。 3. 分析地球的周年运动. 4. 伽利略关于潮汐的理论. 1. 证明天体和地球是类似的,批判天地运动自然不同的谬论.2. 讨论了地球

22、自转会不会引起落体偏西,飞鸟落后,大炮不准,地球散架等现象. 三、伽利略对物理学的主要贡献1.奠定了经典力学基础2.建立了正确的落体定律 3.奠定了单摆运动的理论基础并应用于实际 4.发现了初步的惯性定律5.抛体运动的研究和提出运动叠加原理6.提出了相对性原理培 根培根 (1561-1626) 弗兰西斯培根（Francis Bacon,1561-1626）英国著名的唯物主义哲学家和科学家。他在文艺复兴时期的巨人中被尊称为哲学史和科学史上划时代的人物。马克思称他是“英国唯物主义和整个现代实验科学的真正始祖。”第一个提出“知识就是力量”的人。返回哥伦布1492年8月3日清晨，天刚破晓，哥伦布带领他

23、那小小的船队和120人从帕洛斯港启航了。他自己乘坐的旗舰圣玛利亚号长25米，载重量不过120吨。其它两艘叫王牌号和少女号，载重量只有60吨和40吨。在这三艘小船上装足了淡水和食物，准备在大西洋上持久航行。10月11日，船队经过69天的航行后，终于到达了中美洲的巴哈马群岛中的华特林岛。麦哲伦麦哲伦（Magellan，Ferdinand），葡萄牙著名航海家和探险家，先后为葡萄牙（15051512）和西班牙（15191521）作航海探险。从西班牙出发，绕过南美洲，发现麦哲伦海峡，然后横渡太平洋。虽在菲律宾被杀，他的船只继续西航回到西班牙，完成第一次环球航行。被认为是第一个环球航行的人。返 回达 芬

24、奇 达芬奇 (1452-1519) 莱昂纳多达.芬奇是意大利文艺复兴时期第一位画家，也是整个欧洲文艺复兴时期最杰出的代表人物之一。他是一位思想深邃、学识渊博、多才多艺的艺术大师、科学巨匠、文艺理论家、大哲学家、诗人、音乐家、工程师和发明家。他在几乎每个领域都做出了巨大的贡献。后代的学者称他是“文艺复兴时代最完美的代表”，是“第一流的学者”，是一位“旷世奇才”。所有的，以及更多的赞誉他都当之无愧。蒙娜丽莎最后的晚餐返回罗吉尔培根罗吉尔培根（Ronger Bacon，约1214-1294） 出生在英国索默塞特郡的依尔切斯特，曾在圣芳济派修道院当过僧侣。大约在1230年，他进入牛津大学学习。毕业后，

25、他又来到欧洲的学术中心巴黎大学留学。1250年，36岁的培根从巴黎回到英国后，被牛津大学请去任教，讲授数学、物理学和外语等课程。他学识渊博，通晓多种文字，在数学、力学、光学、天文学、地理学、化学、音乐、医药、文法和逻辑等多方面都有研究，因此被人们尊称为“万能博士”。返回托勒密克罗狄斯托勒密（公元90年168年）生于埃及，父母都是希腊人。公元127年， 年轻的托勒密被送到亚历山大去求学。在那里，他阅读了不少的书籍，并且学会了天文测量和大地测量。他曾长期住在亚历山大城，直到151年。地心说 托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”。其实，地心说是亚里士多德的首创，他认为宇宙的运动

26、是由上帝推动的。他说，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行，物体总是落向地面。地球之外有9个等距天层，由里到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天，此外空无一物。各个天层自己不会动，上帝推动了恒星天层，恒星天层才带动了所有的天层运动。人居住的地球，静静地屹立在宇宙的中心。 返回哥白尼哥白尼（Nicolaus Copernicus，14731543）伟大的波兰天文学家，日心说的创立者，近代天文学的奠基人。1535年，哥白尼用“四个九年的时间”完成了长达六卷的科学巨著天体运行论。第一卷论太阳居宇宙的中心、地球和

27、其他行星都绕太阳运行。第二卷论地球的自转，指出地球是绕太阳运转的一颗普通行星，它一方面以地轴为中心自转，一方面又循环着它自己的轨道绕太阳公转。第三卷论岁差，即地球自转轴的运行使春分点沿黄道向西缓慢运行，其速度每年为50.2角秒。第四卷论月球的运行和日月食。第五卷、六卷论五大行星。日心说 这就完整地提出了太阳系结构的理论-日心学说：太阳居于宇宙的中心静止不动，而包括地球在内的行星都绕太阳转动。离太阳最近的是水星，其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球绕地球转动。恒星则在离太阳很远的一个天球上静止不动。哥白尼把统率整个宇宙的支配力量赋予太阳，而各个天体则都有其自然的运动。哥白尼的日心学说科学

28、地阐明了天体运行的观象，推翻了统治长达一千多年的托勒密体系-地心学说，并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切，地是静止不动的谬误。哥白尼所测数据水星金星地球火星木星土星公转周期哥氏88天224天1年687天11.80年29.5年现代值87.9天224.天1年686.98天11.80年29.46年对日距离哥氏0.37630.71931.00001.5195.21929.1742现代值0.37810.72331.00001.52375.20289.5389太阳系示意图水星水星是离太阳最近的行星。它的体积在太阳系中列倒数第二，只比冥王星大些。由于水星就在太阳的眼皮底下，在水星上观察到的太阳大小会超过

29、地球上的两倍。水星白天的表面温度可达摄氏427度，而到了晚上又会骤降至摄氏零下173度。水星有着其特殊的轨道运动，它绕太阳公转一周仅需约88个地球日，而其自转周期却需约59个地球日。金 星金星上的一天相当于地球上的243天，比它225天的一年还要长。金星是自东向西自转的，这意味着在金星上，太阳是西升东落的。返回太阳系布鲁诺 乔丹诺布鲁诺（Giordano Bruno 15481600）,生于那不勒斯附近的诺拉城一个没落小贵族家庭，15岁进入修道院做修道士。在修道院他开始阅读科学书籍，接受了波兰天文学家哥白尼的日心说，27岁时被教会以“异端分子”革除教藉，受到教会的迫害，开始了漫长的流亡生活。布

30、鲁诺 30岁那年在日内瓦被囚禁，他到处批判宗教哲学，宣传日心说，宣传他的先进宇宙观，引起了宗教界的极端仇视。在长达8年的监禁生活中，他受到严刑审讯，但坚贞不屈，宁死不放弃自己的信念，终于1600年2月17日被教庭活活烧死在罗马鲜花广场上，时年52岁，成为近代自然科学发展中的第一个殉难者。返回第谷 布拉赫第谷布拉赫（Tycho Brahe，1546-1601），丹麦天文学家和占星学家。生于克努兹斯图普（今属瑞典）。第谷布拉赫曾提出一种介于地心说和日心说之间的宇宙结构体系：地球静居中心，行星绕太阳运行，而太阳则带领行星绕地球运转。观天堡第谷的声望和观测才能，得到了丹麦国王腓特列的赏识。公元1576

31、年他被聘为皇室天文学家，受到优厚的待遇。国王下令拨出巨款，由第谷本人亲自指导在海滨的一个岛上修建了一座富丽堂皇的天文台，第谷称之为观天堡。返回开普勒开普勒（Johannes Kepler，1571-1630），德国天文学家。开普勒主要著作有宇宙的神秘、光学、宇宙和谐论、哥白尼天文学概要、彗星论和稀奇的1631年天象等。其中，在宇宙和谐论中，开普勒找到了最简单的世界体系，只需7个椭圆就可以描述天体运动的体系了； 在彗星论中，他指出彗星的尾巴总是背着太阳，是因为太阳排斥彗头的物质造成的，此外，开普勒还发现了大气折射的近似定律。开普勒望远镜示意图返回火 星 之一火星比地球小，赤道半径为3395公里，是地球的一半， 体积不到地球的1/6，质量仅是地球的1/10。 火星的内部和地球一样，也有核、幔、壳的结构。 火星的自转和地球十分相似，自转一周的时间为24小时37分22.6秒。火星上的一昼夜比地球上的一昼夜稍长一点