第2讲 近代天文学.pptVIP

近代天文学;第2讲、 近代天文学;1、哥白尼的日心说;基本观点：;;②行星在本轮上 匀速运行；而本 轮中心在均轮上 非匀速的运行。 正圆 运动是天体 最完美的运动。 ;;③地球在宇宙中心静止不动。 ④存在的问题： 在托勒密的地心说看来，地球处于宇宙的中心，静止不动，这是它的致命弱点。其次，本轮是不存在的。为了解释行星的视运动与弥合天文观测的差距，托勒密通过本轮—均轮体系，以使地球中心体系符合观察到的星体运动路径。再次，所有的天体围绕地球转，日复一周，是不可能的。;⑵ 哥白尼的“日心说”;③太阳是恒星，处于 宇宙的中心，静止 不动。 行星在各自的圆形 轨道上围绕太阳旋 转，它们的轨道大 致处在同一平面上， 它们公转方向也是 一致的。 ;④对行星视运动的解释： 按照哥白尼的体系，地球和其他行星全都围绕太阳旋转，这是他们的真实的运动，或者叫真运动。只是有的行星比地球更接近太阳，我们把它称为内行星，运动得更快一点。有的 离得更远一点，我们把它称为外行星，速度更慢一点。行星在天上的绕圈运动，是从运动的地球上去看同样是绕太阳运动的行星而产生的一种视觉效果。这叫视运动。实际上它们并不在绕圈。 ; 譬如，有两列并排行驶的火车，甲火车一直用一个恒定的速度在走，乙火车因为出现了一些故障，速度愈来愈慢。这时候，从乙火车的司机来看，好象甲火车愈开愈快了（显然，当他这样看的时候，他是用远方的目标来作比较的）。后来，乙火车排除了故障，加快速度赶了上来，这时候，从乙火车的司机看，又好象甲火车愈开愈慢，最后干脆“停”了下来！当乙火车以更高的速度行驶的时候，甲火车竟然开起“倒”车，朝后“退”了！很明显，甲火车的这种运动只是它对乙火车的“视运动”。行星的视运动也是类似的。;地外行星的视运动：图2-4是从地球上看外行星木星的运动情况。在位置“1”，地球、太阳、木星在同一直线上，从地球上看，木星和太阳在同一位置，天文上叫做“合”。这时候，木星是看不见的。因为地球的运动速度比木星快??所以，合以后不久，木星在天上由西向东移动的速度愈来愈慢。当地球到了“2”的时候，木星不动了，天文上叫做“留”。接着，木星开始由东向西逆行。在位置“3”时，地球、木星、太阳又在一直线上，但位置排列和“合”不同，这时木星和地球距离最近，称为“冲”。在地球运动到位置“4”的时候，木星停止逆行，开始向东顺行。到了位置“5”，地球、太阳、木星又在一直线上，重复“1”的情景。这段时间内，木星在恒星中间画了一条S形的曲线。;;;; 地内行星的视运动：内行星的情况基本上和外行星相似（图2-5）。不同的只是它们没有冲，而代之以另一个合，叫做下合（图2-5位置“4”）。这时候，它们距地球最近。从图2-5还可以看出，内行星总是在太阳附近摆动，不会超过一个最大的角度。不难理解，这个最大角距等于它们绕太阳运动轨道的半长轴在地球上的张角（见图5位置“2”或“6”）。对于水星，这个角度为28°，金星是48°。所以，金星或水星，只能作为晨星见于东方，或者作为昏星而见于西方。;;; ⑶意义 哥白尼日心说的发表，引起了一场重大的宇宙观革命。日心学说证明了地球只不过是绕太阳运转的普通的行星，改变了它作为上帝安排在宇宙中心的特殊地位。日心说的发表是近代科学革命的首要标志，它推翻了一千多年来占统治地位的、在中世纪被基督教神学教条化了的托勒密地心说宇宙观，描绘了一幅关于太阳系的科学图景，为近代天文学奠定了基础。尤其重要的是，这一学说宣告了神学宇宙观的破产，开始了自然科学从神学中解放出来的运动。; 哥白尼学说发表后，随后的百余年间并未得到天文学家的公认。天文学家们在对两个体系进行争论、选择的同时，对行星运动进行了不懈的观察，特别是丹麦天文学家第谷·布拉赫（1546—1601）用毕生的精力积累了许多精确的行星运动的观测资料。第谷死后，德国天文学家开普勒（1571—1630）继续进行观测。值得称道的是，他充分利用了第谷· 布拉赫留下的大量精确的天文观测资料，改进了哥白尼的学说，确立了行星运行三定律，为天体力学提供了坚实的基础，获得了“天空的立法者”的美誉。;2、开普勒三定律和波德定则;以地球为例，地球轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的两焦点之一。地球公转的周期为回归年。长度是365.2422日。太阳与地球的平均距离是1.49亿千米。由于地球运行轨道是个椭圆，所以地球在最接近太阳时的位置，称近日点。二者的距离约为1.47亿千米；地球在最远离太阳时的位置，称远日点，其距离约为 1.52千米。地球的平均角速度为每日59′8″，线速度为29.8千米每秒；地球公转在近日点的速度最大，分别是1°l′11″或30