行星為什麼圍繞太陽旋轉
哥白尼時代,人們通過對行星的觀測,發現它們圍繞太陽旋轉,這其中的原因,直到17世紀牛頓發現萬有引力定律,才得到圓滿的答案。
太陽的引力不僅使行星圍繞它旋轉不停,而且還決定了行星旋轉的速度和它到太陽間的距離。
我們知道,地球有引力,所以向空中拋出的任何物體都會落回到地麵。
而質量比地球大30多萬倍的太陽,它的引力是地球難以比擬的。它巨大的引力,牢牢地束縛著它家族中的所有成員。太陽的引力,要迫使行星向它靠攏,同時行星不停地旋轉又具有遠離太陽的趨勢,這兩種作用的結果,使行星與太陽保持一定的距離。
幾大行星分布在太陽係空間,就像和睦相處的兄弟,各自占據自己的位置,有規律地運動著。如果哪一個跑累了,想停下來歇一歇,它不久就會墜落到太陽上麵,化為灰燼。如果哪一個跑得高興了,加快了速度,它就會逐漸遠離太陽,孤苦伶仃地跑到星際空間去漫遊。事實上,幾個兄弟都是聽話的乖孩子,它們總是有條不紊地在各自的軌道上圍繞太陽旋轉。
牛頓萬有引力定律,揭示出天體之間這種看不見的吸引力——萬有引力,它使天體之間互相吸引,保持在一起。
牛頓是17世紀偉大的科學家,他在數學、物理、天文學上都作出了巨大的貢獻,成為近代科學的象征。
人們尊敬牛頓,崇拜牛頓。牛頓自己卻說:“如果說我看得遠,那是因為我站在巨人的肩上的緣故。”牛頓一生都在不斷地探索,開辟新的領域。然而他並不滿足已取得的成績。他在晚年時說“我知道世人怎麼看我,但是我看我自己隻不過是個在海邊玩耍的小孩,一會兒拾起一顆比普通的更光滑的石子,一會兒又撿到一個比普通的更美麗的貝殼,真理的汪洋大海就在我麵前,而我卻完全沒有發現它。”
行星運動的規律
行星在圍繞太陽運轉時,在天球上劃出一定的軌道,以往的天文學家認為這種軌道呈圓形。
17世紀初,天文學家開普勒在研究火星運動時發現,火星有時距離太陽遠些,有時距離太陽近些,這說明火星的運行軌道並不是圓形。
開普勒決心找出火星及其他行星的運行規律。
他耐心、仔細地研究了火星在天球上年複一年的運動,麵對大量的、枯燥的天文數字反複計算,毫不氣餒。
他曾這樣激勵自己:“我的團隊潰敗了,但我又召集新兵去作戰。
”盡管當時他所在國家奧地利國勢混亂,他仍把全部精力投入到對火星的研究上。
一年又一年過去了,開普勒忍受著疾病和貧困的折磨,一刻也沒有停止過“戰鬥”。
他花費了將近20年的時間,終於發現了行星運動的三大定律,揭開了行星世界的秘密。
根據開普勒第一定律,行星在太陽附近空間裏運行的軌道是橢圓形的,太陽位於橢圓的一個焦點上。
因此行星在繞日運行時,有時離太陽遠些,有時離太陽近些,每個行星軌道都是橢圓的,太陽位於一個焦點上。
根據開普勒第二定律,行星在其軌道運行時,它的速度時刻都在變化著。
當它離太陽最近時(這一點叫近日點),速度最快,當它離太陽最遠時(這一點叫遠日點),速度最慢。
開普勒第三定律確定了行星橢圓形軌道半長軸和公轉周期的關係。開普勒行星運動三大定律,描繪了行星在天球上的運動景象,第一次把行星在天球上的真實運動展現在人們麵前。
行星的分類
幾千年前,我們祖先就注意到,在鑲嵌著無數珍珠似的星空上,有五個比較亮的特殊星星,它們在相對位置基本不動的恒星之間遊來遊去,故稱它們為行星。
這就是眾所周知的水星、金星、火星、木星、土星。
以後天文學家又發現了天王星、海王星。
英文行星一詞源於希臘文,原意為“流浪者”,指行星在天上漂遊的行為。
幾大行星,雖然都是太陽的子女,但是它們的相貌、個體各不相同。有的像受寵的孩子,挨在太陽身旁,享受過多的光和熱;有的則被“驅逐”到遙遠的冰冷荒漠,隻得到一點太陽的餘熱;有的外貌是個龐然大物,不可侵犯,其實卻像個麵包,虛軟得很,據現代科學家所能獲得的資料表明:在太陽係中,唯有地球上存在著“生物機體”。地球因此被稱為“綠色的搖籃”。
根據行星的各種特點,天文學家把行星分成二類或三類。
首先介紹三類分法:一類和地球相似,稱它們為類地行星。