#科學史#
克卜勒是第谷的助手,第谷進行了大量的天文觀測,也有不少新的發現,比如超新星、彗星等。第谷希望通過計算來論證,隨著地球的運動,而引起觀測上恆星位置的變化,但最終一無所獲。由此開始反對哥白尼的「日心說」。

第谷對日心說和地心說的調和
第谷採用《天體運行論》的理論,並不能解釋彗星問題。於是在1583年出版了《彗星論》,提出一種介乎「地心說」和「日心說」之間的「地心-日動說」,首先他肯定了地球是不動的,太陽圍繞地球轉,其他行星圍繞太陽轉。這個宇宙模型同樣可以解釋「行星逆行」現象,而且解釋了為什麼彗星軌道不同於其他行星的問題,曾一度被接受。

克卜勒三大定律
第谷去世後,作為助手的克卜勒獲得了他的全部觀測資料,開始了複雜的計算。克卜勒設想,如果哥白尼是對的,所有行星都是圍繞著太陽轉,而運行軌道不是正圓,而是橢圓的,那麼每個行星的軌道都會是一直向前的,也就不需要進行複雜的本輪計算。克卜勒用了6年時間,通過第谷觀測火星的數據,用數學推理出第一定律和第二定律。後又用了9年時間,推導出第三定律。

克卜勒第一定律
行星軌道定律,又叫做「橢圓定律」。即:每一個行星,都是沿著各自的橢圓軌道圍繞太陽運行的,而太陽為主處於橢圓的焦點之中。在哥白尼看來,行星運動的軌道是正圓,速度是勻速的。克卜勒採用這種邏輯反覆計算了一年多,終無所獲。後來他發現這個「詭譎多端」的火星,不僅速度不是勻速的,而且軌道也不是圓的。
克卜勒第二定律
面積定律,即:在相等的時間內,行星與恆星的連線掃過的面積相等。也就說,處於橢圓軌道上的行星,與太陽之間的距離,有時候近(近日點),有時候遠(遠日點)。在最接近太陽的地方行星運行速度最快。在最遠離太陽的地方,行星運行速度最慢。
克卜勒第三定律
周期定律,即:所有行星的軌道半軸三次方與周期二次方的比值都相等。且距離太陽位置越遠,其運行周長越長。由這個發現可以推導出,行星和太陽之間的引力與半徑的平方成反比,這是牛頓定律的一個重要的理論基礎。
克卜勒三大定律的提出,不僅終結了亞里斯多德和託勒密所構建起來的「地心學說」,同時也改進了哥白尼提出的天體勻速運動的「日心學說」。克卜勒定律對天文研究具有普遍的意義,不僅適用於太陽系,他對具有中心天體的引力系統,如行星-衛星系統和雙星系統都成立。
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