牛顿41、万有引力的简化与验证，“创制天空法律者”

 

2021-04-28，网友“品优课堂”发布名为“万有引力的简化与验证”的文章。

 

文章内容：

一、“地心说”与“日心说”、开普勒三定律

“地心说”讲的是地球是宇宙的中心，并且静止不动，一切行星围绕地球做圆周运动。

公元2世纪的希腊天文学家托勒密使地心说发展和完善起来。由于地心说能解释一些天文现象，又符合人们的日常经验（例如我们看到太阳从东边升起，从西边落下，就认为太阳在绕地球运动），同时地心说也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法，所以得到教会的支持，统治和禁锢（gù）人们的思想达一千多年之久。

…托勒密：见《伽利略34》…

（…《伽利略》：小说名…）

…经、验、经验：见《欧几里得162》…

（…《欧几里得》：小说名…）

…天、文、天文：见《伽利略1》…

…现、象、现象：见《欧几里得128》…

…思、想、思想：见《欧几里得154》…

 

随着人们对天体运动的不断研究，发现地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多。

…运、动、运动：见《伽利略9》…

…研、究、研究：见《欧几里得42》…

…复、杂、复杂：见《欧几里得133》…

…问、题、问题：见《伽利略76》…

 

到了16世纪，波兰天文学家哥白尼（1473～1543年）根据天文观测的大量资料，经过长达40多年的天文观测和潜心研究，提“日心说”，说的就是太阳是宇宙的中心，所有的天体都是围绕太阳旋转的。

…观、测、观测：见《伽利略3》…

 

如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了。因此日心说逐渐被越来越多的人所接受，真理最终战胜了谬误。

但是日心说在现在来看依然有问题，就是太阳也并不是宇宙的中心，但是在当时可以利用日心说解释很多天文现象。

 

丹麦天文学家第谷连续20年对行星的位置进行了精确的测量，积累了大量的数据。到1601年他逝世时，这些耗尽了他毕生心血获得的天文资料传给了他的助手德国人开普勒。

…第谷：见《牛顿24~31》…

 

开普勒通过长时间的观察、记录、思考与计算，逐渐发现哥白尼把所有行星运动都看成是以太阳为圆心的匀速圆周运动似乎简单了一些，因为它与实际观察到的数据有着不小的出入。

…数、据、数据：见《牛顿37》…

 

开普勒承担了准确地确定行星轨道的任务，他仔细研究了第谷对行星位置的观测记录，经过四年多的刻苦计算，所得结果与第谷的观测数据至少有8′的角度误差，那么这不容忽视的8′可能就是人们认为行星绕太阳做匀速圆周运动所造成的。

…确、定、确定：见《欧几里得196》…

…观、测、观测：见《伽利略3》…

…角度制：用度（°）、分（′）、秒（″）来测量角的大小的制度叫做角度制。

角度制：规定周角的360分之一为1度的角，用度作为单位来度量角的单位制叫做角度制。

 

单位换算

角度制中，1°=60′，1′=60″，1′=（1/60）°，1″=（1/60）′。

角度制就是运用60进制的例子…

 

最后开普勒发现行星运行的真实轨道不是圆，而是椭圆，并于1609年发表了两条关于行星运动的定律。

…真、实、真实：见《欧几里得57》…

…定、律、定律：见《欧几里得79》…

 

开普勒在发表了第一定律和第二定律后，进一步研究了不同行星的运动之间的相互关系，在1619年又发表了行星运动的第三条定律。

 

开普勒提出描述行星运动的规律，使人类的天文学知识提高了一大步，他被称为“创制天空法律者”。

…规、律、规律：见《欧几里得43》…

…天、文、天文，学，天文学：见《伽利略1》…

…知、识、知识：见《欧几里得5、6》…

…法、律、法律：见《欧几里得159》…

 

开普勒三定律被写入今天的教科书：

1、开普勒第一定律（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。不同行星椭圆轨道则是不同的。

开普勒第一定律说明了行星的运动轨道是椭圆，太阳在此椭圆的一个焦点上，而不是位于椭圆的中心。

不同的行星位于不同的椭圆轨道上，而不是位于同一椭圆轨道。

再有，不同行星的椭圆轨道一般不在同一平面内。

 

2、开普勒第二定律（面积定律）

对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。远日点速率最小，在近日点的速率最大。

…速、率、速率：见《牛顿8》…

 

3、开普勒第三定律（周期定律）

所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，即a^3/T^2=K（其中，比值k是一个与行星无关的常量）

…^：乘方…

…a^3：a的3次方…

 

“物体具有竖直向上的初速度，加速度始终为重力加速度g的匀变速运动，可分为上抛时的匀减速运动和下落时的自由落体运动的两过程。

请看下集《牛顿42、匀速圆周运动，匀变速直线运动，自由落体运动，竖直上抛运动》”

若不知晓历史，便看不清未来

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