开普勒行星定律的意义
在古代,人们对于天体的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是绕地球运动。它符合人们的直接经验。日心说则认为太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动。经过长期论争,日心说战胜了地心说,最终被接受。无论是地心说还是日心说,古人都把天体运动看的很神圣,认为天体运动必然是最完美,最和谐的匀速圆周运动。德国天文学家开普勒用了20年的时间研究了丹麦天文学家第谷(1546-1601)的行星观测记录,发现如果行星的运动是匀速圆周运动,计算所得的数据与观测数据不符。只有假设行星绕太阳运动的轨道不是圆而是椭圆,才能解释这种差别。 开普勒于1609年在《新天文学>一书中发表了他的第一、第二行星定律(椭圆轨道定律与等面积定律)。但他仍不满足于此而继续寻求各行星之间轨道参数的规律性,经过无数的试验——失败——再试验,在 1619年出版的《宇宙的和谐》中他终于发现了第三定律(周期定律),后人称为开普勒行星运动定律。这样,简明的数学结论终于代替了过去的复杂体系模型,使哥白尼日心说取得了彻底的胜利。 开普勒定律; (1)开普勒第一定律(轨道定律) 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。不同的行星椭圆轨道则是不同的。不同行星的椭圆轨道一般不再同一平面内。 (2)开普勒第二定律(面积定律) 对于任意一个行星来说,他与太阳的连线在相同的时间内扫过的面积相同 (3)开普勒第三定律(周期定律) 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。 若用a代表椭圆轨道的半长轴,T代表公转周期,即a3/T2=k(其中比值k是一个与行星无关的常量)。 第三定律不仅适用于行星,也适用于卫星。对于任何一个行星的不同卫星来说,它的(R3/T2=k')k'值也是相同的,是一个与卫星无关的,只与被卫星所环绕的行星有关的常量。 行星运动三定律的发现为经典天文学奠定了基石,并导致数十年后万有引力定律的发现。