天体运动发展历程

(共24张PPT)
天体运动的发展历程
宝鸡市斗鸡中学
-----从托勒密到开普勒
广袤浩瀚的宇宙引发人们无限的遐想！
地心说
日心说
实际观测
开普勒三定律
“地心说”的集大成者
　
约公元90年生于埃及的托勒马达伊。父母都是希腊人。
公元127年， 年轻的托勒密被送到亚历山大去求学。 在那里，他阅读了不少的书籍，并且学会了天文测量和大地测量。
一生著述甚多。其中《天文学大成》是根据喜帕恰斯的研究成果写成的一部西方古典天文学百科全书，主要论述宇宙的地心体系，认为地球居于中心，日、月、行星和恒星围绕着它运行。此书在中世纪被尊为天文学的标准著作，另一部重要著作《地理学指南》是古希腊有关数理地理知识的总结，主要以马里努斯的工作为基础，参考亚历山大城图书馆的资料撰成。由27幅世界地图和26幅局部区域图组成，以后曾多次刊印，称为《托勒密地图》。
克罗狄斯·托勒密 约90年—168年
托勒密地心体系图形
伟大的波兰天文学家，日心说的创立者，近代天文学的奠基人
哥白尼的主要贡献是创立了科学的日心地动说，写出“自然科学的独立宣言”──《天体运行论》
哥白尼的学说不仅改变了那个时代人类对宇宙的认识，而且根本动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础。“从此自然科学便开始从神学中解放出来”，“科学的发展从此便大踏步前进”。
尼古拉-哥白尼
1473 - 1543
当时的欧洲正处在黑暗的中世纪的末期。亚里士多德-托勒密的地球中心说早已被基督教会改造成为基督教义的支柱。他在意大利时研究过大量的古希腊哲学和天文学著作。他赞成毕达哥拉斯学派的治学精神，主张以简单的几何图形或数学关系来表达宇宙的规律。哥白尼接受了这种进步思想。
因此，哥白尼经过努力建立起一个新的宇宙体系，即太阳居于宇宙的中心静止不动，而包括地球在内的行星都绕太阳转动的日心体系。后来哥白尼用了“将近四个九年的时间”去测算、校核、修订他的学说。并且计算出太阳系行星运动周期半径的值。
哥白尼的贡献
运用观察到的资料，制作的模型，第一次计算出了每颗行星到太阳的距离，第一次给出了宇宙的大小。
哥白尼的学说一起了天文学上的一次革命，有力的推动了欧洲文艺复兴时代思想解放浪潮。
恩格斯评价：以他的理论来向自然事物方面的教会权威挑战，从此自然科学便开始从神学中解放出来。
丹麦天文学家。1546年12月14日生于丹麦的克努兹斯图浦的一个贵族家庭。自幼喜欢观察星辰。1559年进入哥本哈根大学学习法律。1563年8月他作了第一个天文记录--木星和土星。1565年以后，到欧洲许多地方游学。1576年在丹麦王腓特烈二世的资助下，他在汶岛上建立了一所宏大的天文台。1600年，他邀请开普勒来当助手。1601年10月24日第谷逝世。
第谷–布拉赫 1546-1601
在最后的日子里，他将自己生平积累的观测资料赠给了开普勒。第谷曾提出一种介乎托勒密的地心体系和哥白尼的日心体系之间的宇宙体系。他认为地球在宇宙中心，静止不动，行星绕太阳转，而太阳则率领行星绕地球转。
第谷是卓越的天文仪器制造家，曾制造过许多大型、精密的天文仪器。赤道式装置在欧洲的流行是与他的工作分不开的。他多年精心观测得到的资料，为开普勒发现行星运动三定律准备了基础。
约翰内斯·开普勒 1571－1630
德国天文学家、数学家，开普勒定律的发现者
开普勒出生在德国威尔的一个贫民家庭，。开普勒是早产儿，体质很差，四岁时患上了天花和猩红热，身体受到了严重的摧残，视力衰弱，一只手半残。1587年开普勒在蒂宾根读书，受到蒂宾根大学天文学教授迈克尔·马斯特林的影响而信奉哥白尼的学说。
1600年与第谷·布拉赫一起从事天文观测。1601年布拉赫逝世，死前把自己所有的天文观测资料赠给开普勒。开普勒留在布拉格编制星表，研究行星的轨道。1627年他的《鲁道夫星行表》问世，比当时通行的星行表都要准确。
1596年，开普勒在宇宙论方面的著作《宇宙的奥秘》出版。
1609年发表了关于行星运动的两条定律，1618年发现了第三条定律，就是后来被称为“开普勒定律”的行星三大定律，定律说明了行星围绕太阳转的理论。
开普勒接受了并发展了哥白尼的天体贵贱观，认为太阳是宇宙的统治者，行星各依其轨道环绕太阳而行。行星运动三定律的发现为经典天文学奠定了基石，促成了数十年后万有引力定律的发现。
开普勒也是近代光学的奠基者，他研究了针孔成像，并从几何光学的角度加以解释，并指出光的强度和光源的距离的平方成反比。开普勒也研究过光的折射问题，1611年发表了《折光学》一书，最早提出了光线和光束的表示法，并阐述了近代望远镜理论，他把伽里略望远镜的凹透镜目镜改成小凸透镜，这种望远镜被称为开普勒望远镜。开普勒也研究过人的视觉，认为人看见物体是因为物体所发出的光通过眼睛的水晶体投射在视网膜上，阐明了产生近视和远视的成因。开普勒还发现大气折射的近似定律。
1630年11月，开普勒在雷根斯堡发高热，几天后在贫病中去世，葬于当地的一家小教堂。他为自己撰写的墓志铭是：“我曾测天高，今欲量地深。我的灵魂来自上天，凡俗肉体归于此地。”
开普勒三定律的重要作用
不仅适用于行星的运动，同样是适用于人造卫星的运动。
通过面积定律和周期定律可以近似表示行星运动的规律，对天文学研究和人造卫星研究有很大的帮助。
周期定律实际应用中，R表示轨道半径，即椭圆轨道的半长轴，T是行星公转周期，K是一个与行星质量无关，只与中心天体有关的常值，在太阳系的天体中，这个常数只与太阳的质量有关。
特别注意：
练习：
冥王星离太阳的距离是地球离太阳距离的39.6倍，那么冥王星绕太阳公转周期是多少？（视为圆形轨道）
解析：冥王星和地球均绕太阳运动，根据开普勒三定律可得：
练习：
地球同步卫星就是与地球周期相同、相对于地球静止的卫星，估算同步卫星的离地面高度。已知地球半径为6400Km，月球围绕太阳运动半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天，（计算时保留两位有效数字）
解析：
同步卫星的和月球一起围绕同一中心天体---地球运动，由开普勒第三定律可知
即
解得 H=36000Km
作业：
1.查阅网络资料，阅读有关天体运动的课外知识，收集一些令你感动最深的故事。
2.观察夜晚的星空，记录并描述一颗你印象最深的星星，与同学们分享你的观察所得。