天體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)

天體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)天體運(yùn)動(dòng)

在古代，人們對(duì)于天體的運(yùn)動(dòng)先后經(jīng)歷了地心說(shuō)和日心說(shuō)兩種對(duì)立的學(xué)說(shuō)。

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

地心說(shuō)的建立與發(fā)展

基本觀點(diǎn)：1.地球是球體。2.地球是靜止不動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)。地心說(shuō)遇到的困難：1.北半球冬季的中午較之夏季的中午，太陽(yáng)看起來(lái)要大一些（因而近一些）。2.火星逆行。3.太陽(yáng)的運(yùn)行在夏季較慢而在冬季稍快?；鹦悄嫘腥招恼f(shuō)的建立與發(fā)展在1543年波蘭天文學(xué)家哥白尼發(fā)表的《天體運(yùn)行論》中提出了完整的日心說(shuō)宇宙模型。（3）地球每天自轉(zhuǎn)一周，天穹實(shí)際上不轉(zhuǎn)動(dòng)，只是由于地球的自轉(zhuǎn)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

太陽(yáng)系.swf

（1）太陽(yáng)是不動(dòng)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(yáng)公轉(zhuǎn)。

（2）月球是地球的衛(wèi)星，它在以地球?yàn)橹行牡膱A軌道上每月繞地球轉(zhuǎn)一周，并隨地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。

丹麥偉大的天文學(xué)家第谷連續(xù)20年對(duì)行星的位置進(jìn)行觀測(cè)并記錄了精確的數(shù)據(jù)。

德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒（1571-1630）在最初研究他的導(dǎo)師家第谷（1546-1601）所記錄的數(shù)據(jù)時(shí)，也是以行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來(lái)思考問(wèn)題的，但是所得結(jié)果卻與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)至少有8分的角度誤差。當(dāng)時(shí)公認(rèn)的第谷的觀測(cè)誤差不超過(guò)2分，開(kāi)普勒想，這不容忽視的8分也許是因?yàn)槿藗冋J(rèn)為行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所造成的。至此，人們長(zhǎng)期以來(lái)視為真理的觀念——天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，第一次受到了懷疑。后來(lái)開(kāi)普勒又仔細(xì)研究了第谷的觀測(cè)資料，經(jīng)過(guò)四年多的刻苦計(jì)算先后否定了19種設(shè)想，最后終于發(fā)現(xiàn)了天體運(yùn)行的規(guī)律即開(kāi)普勒三大定律。開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)的三大定律開(kāi)普勒第一定律：（橢圓軌道定律）所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。將一條繩的兩端固定在兩個(gè)定點(diǎn)（圖釘）上，以鉛筆拉緊繩子所畫出的圖形即為橢圓。這兩個(gè)定點(diǎn)稱為此橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)。從橢圓上任一點(diǎn)至兩焦點(diǎn)的距離之和為一定值，既常數(shù)。O點(diǎn)為對(duì)稱中心點(diǎn),稱為半長(zhǎng)軸；稱為半短軸；認(rèn)識(shí)橢圓MN開(kāi)普勒第二定律：（面積定律）對(duì)于任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間里掃過(guò)的面積相等。SAB=SCD=SEK開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)的三大定律MN試比較近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)地球的速度大小,并求出近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)地球的速度大小的比值？R1R2開(kāi)普勒第三定律：（周期定律）所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的立方和公轉(zhuǎn)周期的平方成正比。R3/T2=KR開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)的三大定律K是一個(gè)常量，它與行星(環(huán)繞體)無(wú)關(guān)，與中心天體有關(guān)。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(kāi)普勒第三大定律太陽(yáng)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(shí)間短春92天夏94天秋89天冬90天[思考1]太陽(yáng)的運(yùn)行在夏季較慢而在冬季稍快。

假設(shè)地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)橢圓運(yùn)動(dòng),太陽(yáng)在焦點(diǎn)上,根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，得在秋分到冬至再到春分的時(shí)間比從春分到夏至再到秋分的時(shí)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(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn),那么金星上的一天肯定比24小時(shí)短嗎?答：不是。觀察發(fā)現(xiàn)：金星自轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)達(dá)243天，比繞日公轉(zhuǎn)周期227天還長(zhǎng)，所以金星上的一晝夜相當(dāng)于地球上的117天。

1、海王星離太陽(yáng)“最遠(yuǎn)”，繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期最長(zhǎng)，對(duì)嗎？答：對(duì)實(shí)際上行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)很接近圓，在中學(xué)階段，可近似看成圓來(lái)處理問(wèn)題，那么開(kāi)普勒三定律的形式又如何？規(guī)律：1、多數(shù)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓，太陽(yáng)處在圓心；2、對(duì)某一行星來(lái)說(shuō)，它繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度（或線速度大?。┎蛔儯葱行亲鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)；3、所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。

例1：兩顆行星的質(zhì)量分別是M1、M2，他們繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)軸分別是R1、R2，如果M1=2M2，R1=4R2，那么，他們的運(yùn)行周期之比T1:T2是多少？

答：8:1

哈雷彗星最近出現(xiàn)的時(shí)間是1986年，天文學(xué)家哈雷預(yù)言，這顆彗星將每隔一定時(shí)間就會(huì)出