“天空立法者”??开普勒

来源:《探索星空的足迹》 \ 2003.12.14 \ 评论:0 \ 今日/总浏览:3/1413

开普勒  开普勒(1571?1630 年)与第谷于1600 年2 月的会见,被看做是欧洲科学史上最重大的事件之一。1601 年10 月第谷去世,开普勒继任皇家天文学家的职务,并继承了第谷的全部观测资料。

  开普勒对第谷观测资料的精确性是笃信无疑的,他很想从中找出行星运动的真正规律。开始他没有跳出传统的观念,认为行星围绕太阳都是作匀速圆周运动。可是,在很长的一段时间里,火星的位置怎么也不能与理论计算的结果相一致,他反复进行了推算和分析,发现两者之间的误差最大时竟然达到8′。

  8′并不是一个很大的数字,只相当于太阳视直径的1/4,难道还不允许在第谷的那么多观测结果中,偶尔有个别误差稍大一点的吗?开普勒坚信这是绝对不可能的。他开始对行星都是作匀速圆周运动的传统观念有点动摇了,他抱着一线希望用其他类型的几何曲线来表示行星、主要是火星的轨道,这样一来,它的轨道速度当然也是变化的。经过好多年反反复复的观测、计算、思考和潜心的研究,他终于找到了答案。他醒悟到行星绕日轨道有可能是椭圆,运行速度则是不均匀的。由此开普勒得出了有关行星运动的三条定律,也就是开普勒定律。开普勒本人也十分高兴,他说:“这8 分误差是不允许忽视的,就是它使我走上了改革整个天文学的道路。”

  行星运动的三定律是:

  第一定律(轨道定律):行星绕太阳运动的轨道是椭圆,椭圆有2 个焦点,太阳位于其中的一个焦点上。
  第二定律(面积定律):行星的向径(假想的行星和太阳两天体中心之间的联线)在相等的时间内,所扫过的面积相等。
  第三定律(调和定律):行星绕日公转周期的平方同轨道半长径的立方成正比。

  第二定律告诉我们,行星绕太阳运动的速度是有变化的,离太阳近的时候,速度就快;远离太阳的时候,速度就慢。

  因此,通过观测得出某颗行星的公转周期之后,就可以拿来与地球进行比较,从而得出它的距离。

  行星运动定律的发现,是对哥白尼日心说的强有力支持,行星在天球上的复杂运动,再也不用盲目地增加本轮的数目来解决,而变为有“律”可依据的了。开普勒似乎为行星订下了三条必须遵循的法律,后世的学者因此而尊敬地称开普勒为“天空立法者”。

  开普勒根据第谷的观测资料和行星运动三定律,又经过大量计算,编制了《鲁道夫星表》,并于1627 年出版。表中所给的行星和1005 颗恒星的位置非常精确。直到18 世纪中叶,它仍被天文学家们看作是份标准星表。1604年9 月30 日,他在蛇夫座发现了“第谷新星”后的另一颗超新星,称为“开普勒新星”。并进行了长达17 个月的观测,发表了观测结果。1607 年,他观测了一颗大彗星,即后来的哈雷彗星;他指出,彗尾总是朝与太阳相反的方向延伸,那是太阳光对彗星物质的斥力造成的。

  开普勒的工作有着深远的意义,没有他的行星运动三定律,牛顿的发现将会更加困难。为了纪念开普勒的功绩,第1134 号小行星就是以他的名字命名的。

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