天體運動基礎知識

天體運動基礎知識天體運動

在古代，人們對于天體的運動先后經歷了地心說和日心說兩種對立的學說。

地心說最初是由古希臘學者歐多克斯提出，后經亞里多德、托勒密進一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來。

地心說的建立與發(fā)展

基本觀點：1.地球是球體。2.地球是靜止不動的，而且處于宇宙的中心。3.所有日月星辰都圍繞地球勻速轉動。地心說遇到的困難：1.北半球冬季的中午較之夏季的中午，太陽看起來要大一些（因而近一些）。2.火星逆行。3.太陽的運行在夏季較慢而在冬季稍快。火星逆行日心說的建立與發(fā)展在1543年波蘭天文學家哥白尼發(fā)表的《天體運行論》中提出了完整的日心說宇宙模型。（3）地球每天自轉一周，天穹實際上不轉動，只是由于地球的自轉才是我們看到了日月星辰每天東升西落的現(xiàn)象。八大行星.swf

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（1）太陽是不動的，而且在宇宙中心，水星、金星、火星、木星、土星和地球一樣，都在圓形軌道上勻速率地繞著太陽公轉。

（2）月球是地球的衛(wèi)星，它在以地球為中心的圓軌道上每月繞地球轉一周，并隨地球繞太陽公轉。

丹麥偉大的天文學家第谷連續(xù)20年對行星的位置進行觀測并記錄了精確的數據。

德國天文學家開普勒（1571-1630）在最初研究他的導師家第谷（1546-1601）所記錄的數據時，也是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思考問題的，但是所得結果卻與第谷的觀測數據至少有8分的角度誤差。當時公認的第谷的觀測誤差不超過2分，開普勒想，這不容忽視的8分也許是因為人們認為行星繞太陽做勻速圓周運動所造成的。至此，人們長期以來視為真理的觀念——天體做勻速圓周運動，第一次受到了懷疑。后來開普勒又仔細研究了第谷的觀測資料，經過四年多的刻苦計算先后否定了19種設想，最后終于發(fā)現(xiàn)了天體運行的規(guī)律即開普勒三大定律。開普勒行星運動的三大定律開普勒第一定律：（橢圓軌道定律）所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。將一條繩的兩端固定在兩個定點（圖釘）上，以鉛筆拉緊繩子所畫出的圖形即為橢圓。這兩個定點稱為此橢圓的兩個焦點。從橢圓上任一點至兩焦點的距離之和為一定值，既常數。O點為對稱中心點,稱為半長軸；稱為半短軸；認識橢圓MN開普勒第二定律：（面積定律）對于任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間里掃過的面積相等。SAB=SCD=SEK開普勒行星運動的三大定律MN試比較近日點和遠日點地球的速度大小,并求出近日點和遠日點地球的速度大小的比值？R1R2開普勒第三定律：（周期定律）所有行星的軌道的半長軸的立方和公轉周期的平方成正比。R3/T2=KR開普勒行星運動的三大定律K是一個常量，它與行星(環(huán)繞體)無關，與中心天體有關。同一中心天體其K值相同,不同中心體的K值一般不同！1.4257×10-141.314×10-14開普勒第三大定律太陽地球年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21秋冬兩季比春夏兩季時間短春92天夏94天秋89天冬90天[思考1]太陽的運行在夏季較慢而在冬季稍快。

假設地球繞太陽的運動是一個橢圓運動,太陽在焦點上,根據曲線運動的特點，得在秋分到冬至再到春分的時間比從春分到夏至再到秋分的時間短，所以秋冬兩季比春夏兩季要短。春92天夏94天秋89天冬90天[思考2]觀察八大行星圖思考2、金星與地球都在繞太陽運轉,那么金星上的一天肯定比24小時短嗎?答：不是。觀察發(fā)現(xiàn)：金星自轉周期長達243天，比繞日公轉周期227天還長，所以金星上的一晝夜相當于地球上的117天。

1、海王星離太陽“最遠”，繞太陽運動的公轉周期最長，對嗎？答：對實際上行星繞太陽的運動很接近圓，在中學階段，可近似看成圓來處理問題，那么開普勒三定律的形式又如何？規(guī)律：1、多數行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心；2、對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度（或線速度大?。┎蛔?，即行星做勻速圓周運動；3、所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等。

例1：兩顆行星的質量分別是M1、M2，他們繞太陽運轉軌道半長軸分別是R1、R2，如果M1=2M2，R1=4R2，那么，他們的運行周期之比T1:T2是多少？

答：8:1

哈雷彗星最近出現(xiàn)的時間是1986年，天文學家哈雷預言，這顆彗星將每隔一定時間就會出