假如我们居住在一个永无变化的行星上,我们就无所作为无所用心(16)
2023-05-01 来源:飞速影视
开普勒的头两条定律看起来有点深奥和抽象:行星沿着椭圆轨道运转,在相同的时间内扫过相同的面积,这些定律又有什么用呢?圆周运动倒还容易理解。我们可能会把它当做数学上修修补补的东西,当做脱离现实生活的东西。但是正如我们自己(因为引力作用而附着在地球的表面上)飞越行星际空间一样,我们的行星就是遵循这些定律的。我们是按照开普勒首先发现的自然法则运动的。当我们把宇宙飞船送上行星的时候,当我们观测双星的时候,当我们考察遥远星系的运动的时候,我们发现整个宇宙都遵循开普勒定律。
许多年之后,开普勒偶然发现了行星运动的第三个,也是他的最后一个定律,这个定律将各个行星的运动联系起来,正确地展示了太阳系的机制。他在一本名为《宇宙的和谐》的书里阐述了这个定律。开普勒是通过“和谐”这个词来理解许多东西的:行星运动的秩序与美妙,解释该运动的数学法则之存在(这种思想可以上溯到毕达哥拉斯),甚至在音乐意义上的和谐——“天球的和声”。其他行星的轨道跟水星和火星的轨道不一样,它们基本上是圆形的,因此我们即使在极精确的曲线图上也很难画出它们的真形。地球是我们的活动站台,我们在这个站台上观测在遥远星座背景上的其他行星的运动。内行星在它们的轨道上快速地运转着——这就是水星得名的原因:水星是天国庭信使。金星、地球和火星绕太阳运转的速度依次递减。外行星,譬如木星和土星,步态庄重,有如天王。
开普勒第三定律(即和谐定律)指出,行星周期(行星绕轨道一周所需时间)的平方与其距离太阳的平均距离的立方成正比;行星离太阳越远,它的运转速度就越慢,但是根据准确的数学定律,p2=a3,这里p代表行星绕太阳的运转周期(单位:年),a代表该行星离太阳的距离(单位:“天文单位”)。一个天文单位等于地球离太阳的距离,例如,木星离太阳是5个天文单位,因此a3=5×5×5=125。什么数自乘等于125呢?不是11吗?很接近。因此木星绕太阳运转一周的周期是11年。上述周期计算方法适用于任何行星、小行星和彗星。
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