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萬有引力與航天流星雨盤古開天辟地天地呈混沌狀,像一個雞蛋,只有盤古在其中生存,盤古巨掌張開,“雞蛋”破碎成宇宙八大行星太陽水星金星火星木星土星天王星海王星冥王星和衛(wèi)星月球水星表面金星表面火星表面木星表面銀河系浩瀚的宇宙我們的太陽系我們的太陽系我們與無數(shù)生靈生活在地球上,白天我們沐浴著太陽的光輝。夜晚,仰望蒼穹,繁星閃爍,美麗的月亮把我們帶入了無限的遐想之中,這浩瀚無垠的宇宙中有著無數(shù)的大小不一、形態(tài)各異的天體,它們的神秘,始終讓我們渴望了解,并不斷地去探索。而偉大的天文學(xué)家、物理學(xué)家已為我們的探索開了頭,讓我們對宇宙來一個初步的了解。首先,我們來了解行星的運動情況。行星的運動渾天說是我國古代的另一種重要宇宙理論,認為"渾天如雞子,天體圓如蛋丸,地如雞中黃",天內(nèi)充滿了水,天靠氣支撐著,地則浮在水面上。天的大圓分為36525度,渾天旋軸兩端分別稱為南極、北極,赤道垂直于天極,黃道斜交著天的大圓,黃赤道交角為24度。我國古代的天文學(xué)公元前,古人觀察到北極星常年不動,以及北斗七星等拱極星的回轉(zhuǎn),便以為星空是圓的。就象一只倒扣的大鍋,覆蓋在大地上,而北極則是這蓋天的頂,又認為地是方的,就象一圍棋盤,此即“天圓地方”之說。東漢時的渾天儀行星運動的認識托勒密地心說地球是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星圍繞地球做圓周運動行星運動的認識■地心說GeocentricUniverse“地心說”又稱“地球中心說”、“地靜說”。認為地球居于宇宙的中心靜止不動,太陽、月球、行星和恒星都圍繞地球運轉(zhuǎn)的學(xué)說。這一學(xué)說最初為古希臘哲學(xué)家亞里士多德(前384~前322)提出。公元140年前后,天文學(xué)家托勒密進一步發(fā)展了前人的學(xué)說,建立了宇宙地心說。十六世紀“日心說”創(chuàng)立之前,一千多年中,“地心說”一直占統(tǒng)治地位,并長期為教會所利用■地心說GeocentricUniverse由于這一學(xué)說沒有反映行星運動的本質(zhì),經(jīng)不起長時間的觀測檢驗,后來為哥白尼“日心說”所推翻。托勒密的“地心說”天體模型之所以能夠流行千年,是有它的優(yōu)點和歷史原因的。它的主要特點是:1.繞著某一中心的勻角速運動,符合當時占主導(dǎo)思想的柏拉圖的假設(shè),也適合于亞里士多德的物理學(xué),易于被接受。
2.用幾種圓周軌道不同的組合預(yù)言了行星的運動位置,與實際相差很小,相比以前的體系有所改進,還能解釋行星的亮度變化。3.地球不動的說法,對當時人們的生活是令人安慰的假設(shè),也符合基督教信仰。日心說太陽是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星都圍繞太陽做圓周運動。哥白尼行星運動的認識■日心說SolarcentricUniverse約在公元前260年,古希臘天文學(xué)家阿利斯塔克最早提出了日心說的觀點。但真正發(fā)展并完善日心說的,是來自波蘭的哥白尼(1473-1543)。他以驚人的天才和勇氣揭開了宇宙的秘密,奠定了近代天文學(xué)的基礎(chǔ)。哥白尼以畢生的精力去進行天文研究,創(chuàng)立了《天體運行論》這一“自然科學(xué)的獨立宣言”。他的這些成就使他成為了人類科學(xué)發(fā)展歷史上最偉大的革命家之一。哥白尼的宇宙圖景:1、太陽位于宇宙中心,有五顆當時已知的行星和地球繞太陽旋轉(zhuǎn);2、地球也是行星,它與其它行星毫無區(qū)別。行星的排列次序是:水星、金星、地球、火星、木星、土星;3、月亮是地球的衛(wèi)星,它繞著地球旋轉(zhuǎn);4、恒星則在遠離太陽的一個大球面上靜止不動?!鋈招恼fSolarcentricUniverse由于哥白尼的學(xué)說觸犯了基督教的教義,遭到了教會的反對。他的著作更是被列為禁書。但真理是封鎖不住的,哥白尼的學(xué)說后來得到了許多科學(xué)家的繼承和發(fā)展。1882年,羅馬教皇不得不承認哥白尼的學(xué)說是正確的。這一光輝學(xué)說經(jīng)過三個世紀的艱苦斗爭,終于獲得完全勝利并為社會所承認?!叭招恼f”也并不是絕對正確的,因為太陽只是太陽系的一個中心天體,而太陽系只是宇宙中眾多星系之一,所以太陽并不是宇宙的中心,也不是靜止不動的。“日心說”,只是比“地心說”更準確一些罷了。為真理而獻身的布魯諾喬達諾·布魯諾(GiordanoBruno,1548-1600)1600年2月17日,在意大利羅馬的鮮花廣場上,宗教裁判所奉教皇克萊門特八世之命,向眾多虔誠的基督教徒宣布了布魯諾褻讀神圣宗教的“罪行”,宣判了將布魯諾處以火刑的決定,熊熊烈火吞噬了一個杰出科學(xué)家的生命。第谷認為,要創(chuàng)立一個滿意的星體運行理論,必須精確掌握星體的運行位置。在他以前,人們測量天體位置的誤差大約是10′,第谷通過連續(xù)20年對行星的觀察,把這個不確定性減小到2′。他編制的星體位置圖表,至今仍有使用價值。第谷被后人譽為“星學(xué)之王”,并把天上的一顆恒星命名為“第谷星”。第谷(丹麥)第谷星■“星學(xué)之王”——第谷開普勒(德國)行星運動的認識第谷的眼睛與開普勒的頭腦四年多的刻苦計算↓二十年的精心觀測↓8′的偏差否定19種假設(shè)↓750多顆星的觀測記錄幾千個數(shù)據(jù)誤差僅為2′?行星軌道是橢圓的怎么回事……進行了70多次嘗試……第谷(丹麥)開普勒■“天空立法者”——開普勒古人都把天體運動看的很神圣,認為天體運動必然是最完美,最和諧的勻速圓周運動。開普勒一開始也是這么認為的,但他在用圓周運動模型對火星軌道的研究中,七十余次嘗試所得的結(jié)果都與第谷的觀測數(shù)據(jù)有至少8‘的角度偏差。開普勒對第谷數(shù)據(jù)的精確性深信不疑,猜想行星的運動軌道并非圓,而是橢圓,人們長期以來視為真理的觀念第一次受到了懷疑。此后,他經(jīng)過多年的嘗試性計算,終于發(fā)現(xiàn)并先后發(fā)表了行星運動的三大定律。開普勒行星運動定律開普勒第一定律所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在所有橢圓的一個焦點上軌道定律開普勒行星運動定律開普勒第二定律對于每一個行星而言,太陽和行星的聯(lián)線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積面積定律開普勒行星運動定律開普勒第三定律所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。周期定律只與中心天體質(zhì)量有關(guān)
例1、如圖所示是行星m繞恒星M運動的情況示意圖,則下面的說法正確的是:A、速度最大的點是B點B、速度最小的點是C點C、m從A到B做減速運動D、m從B到A做減速運動MABmDC解析:若經(jīng)一段足夠短的時間,行星與恒星的連線掃過的面積在A點和B點相等.即所以m從A到B減速。A1B1ABrRO解:設(shè)行星在極短的時間△t內(nèi)由A到A1,由B到B1。由開普勒第二定律可知:OAA1與OBB1面積相等,所以例2、某行星繞太陽沿橢圓軌道運行,它的近日點A到太陽的距離為r,遠日點B到太陽的距離為R。若行星經(jīng)過近日點時的速度為VA,求該行星經(jīng)過遠日點時的速度VB的大小。得:例3、哈雷彗星最近出現(xiàn)的時間是1986年,天文學(xué)家哈雷預(yù)言,這顆彗星將每隔一定時間就會出現(xiàn),請預(yù)算下一次飛近地球是哪一年?提供數(shù)據(jù):(1)地球公轉(zhuǎn)接近圓,彗星的運動軌道則是一個非常扁的橢圓;(2)彗星軌道的半長軸R1約等于地球軌道半長軸R2的18倍。解:設(shè)彗星繞太陽運動的周期為T1,地球的公轉(zhuǎn)周期為T2,根據(jù)開普勒第
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