天体运动基础知识

天体运动基础知识天体运动

在古代，人们对于天体的运动先后经历了地心说和日心说两种对立的学说。

地心说最初是由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。

地心说的建立与发展

基本观点：1.地球是球体。2.地球是静止不动的，而且处于宇宙的中心。3.所有日月星辰都围绕地球匀速转动。地心说遇到的困难：1.北半球冬季的中午较之夏季的中午，太阳看起来要大一些（因而近一些）。2.火星逆行。3.太阳的运行在夏季较慢而在冬季稍快。火星逆行日心说的建立与发展在1543年波兰天文学家哥白尼发表的《天体运行论》中提出了完整的日心说宇宙模型。（3）地球每天自转一周，天穹实际上不转动，只是由于地球的自转才是我们看到了日月星辰每天东升西落的现象。八大行星.swf

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（1）太阳是不动的，而且在宇宙中心，水星、金星、火星、木星、土星和地球一样，都在圆形轨道上匀速率地绕着太阳公转。

（2）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，并随地球绕太阳公转。

丹麦伟大的天文学家第谷连续20年对行星的位置进行观测并记录了精确的数据。

德国天文学家开普勒（1571-1630）在最初研究他的导师家第谷（1546-1601）所记录的数据时，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考问题的，但是所得结果却与第谷的观测数据至少有8分的角度误差。当时公认的第谷的观测误差不超过2分，开普勒想，这不容忽视的8分也许是因为人们认为行星绕太阳做匀速圆周运动所造成的。至此，人们长期以来视为真理的观念——天体做匀速圆周运动，第一次受到了怀疑。后来开普勒又仔细研究了第谷的观测资料，经过四年多的刻苦计算先后否定了19种设想，最后终于发现了天体运行的规律即开普勒三大定律。开普勒行星运动的三大定律开普勒第一定律：（椭圆轨道定律）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。将一条绳的两端固定在两个定点（图钉）上，以铅笔拉紧绳子所画出的图形即为椭圆。这两个定点称为此椭圆的两个焦点。从椭圆上任一点至两焦点的距离之和为一定值，既常数。O点为对称中心点,称为半长轴；称为半短轴；认识椭圆MN开普勒第二定律：（面积定律）对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间里扫过的面积相等。SAB=SCD=SEK开普勒行星运动的三大定律MN试比较近日点和远日点地球的速度大小,并求出近日点和远日点地球的速度大小的比值？R1R2开普勒第三定律：（周期定律）所有行星的轨道的半长轴的立方和公转周期的平方成正比。R3/T2=KR开普勒行星运动的三大定律K是一个常量，它与行星(环绕体)无关，与中心天体有关。同一中心天体其K值相同,不同中心体的K值一般不同！1.4257×10-141.314×10-14开普勒第三大定律太阳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秋冬两季比春夏两季时间短春92天夏94天秋89天冬90天[思考1]太阳的运行在夏季较慢而在冬季稍快。

假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动,太阳在焦点上,根据曲线运动的特点，得在秋分到冬至再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。春92天夏94天秋89天冬90天[思考2]观察八大行星图思考2、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星上的一天肯定比24小时短吗?答：不是。观察发现：金星自转周期长达243天，比绕日公转周期227天还长，所以金星上的一昼夜相当于地球上的117天。

1、海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？答：对实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？规律：1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。

例1：两颗行星的质量分别是M1、M2，他们绕太阳运转轨道半长轴分别是R1、R2，如果M1=2M2，R1=4R2，那么，他们的运行周期之比T1:T2是多少？

答：8:1

哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会出