行星的运动 (2).ppt

万有引力定律万有引力定律Law of Universal Gravitation 一、行星的运动一、行星的运动一、行星的运动一、行星的运动太太阳阳系系示示意意图图地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说它最初由古希地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说它最初由古希腊学者腊学者欧多克斯欧多克斯在公元前三世纪提出，后来经在公元前三世纪提出，后来经托勒密托勒密（（90-168）进一步发展而逐渐建立和完善起来进一步发展而逐渐建立和完善起来 由于地球的自转，我由于地球的自转，我们在地球上看到天上的星们在地球上看到天上的星星，感觉上都是绕地球运星，感觉上都是绕地球运动，太阳与月亮也一样，动，太阳与月亮也一样，这样人们就很容易得出，这样人们就很容易得出，地球是宇宙的中心，太阳、地球是宇宙的中心，太阳、月亮及所有的星星都是绕月亮及所有的星星都是绕地球转动的这就是地心地球转动的这就是地心说1 1、地心说、地心说(Geocentric (Geocentric UniverseUniverse) ) 托托 勒勒 密密地地心心说说 地球是宇宙的中心地球是宇宙的中心, ,并且静止不并且静止不动动, ,一切行星围绕地球做圆周运动一切行星围绕地球做圆周运动 随着天文观测不断进随着天文观测不断进步，步，“地心说地心说”暴露出许暴露出许多问题。

逐渐被波兰天文多问题逐渐被波兰天文学家哥白尼学家哥白尼(1473-1543)提提出的出的“日心说日心说”所取代 波兰天文学家哥白尼波兰天文学家哥白尼经过经过近四十年近四十年的观测和计的观测和计算，于算，于1543年出版了年出版了“天天体运行论体运行论”正式提出正式提出“日日心说心说” 2 2、日心说、日心说( (SolarcentricSolarcentric Universe) Universe) 日日心心说说 太阳是宇宙的中心太阳是宇宙的中心, ,并且静止不动并且静止不动, ,一切行星都围绕太阳做圆周运动一切行星都围绕太阳做圆周运动哥白尼哥白尼■第谷的天文学观测第谷的天文学观测哥白尼的宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根基，但哥白尼的宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根基，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高近代它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高近代早期最重要的观测工作是由丹麦的早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷（第谷（1546-1601））进行的仙后座的新星爆发仙后座的新星爆发开普勒开普勒开开普普勒勒第第一一定定律律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上3 3、开普勒三定律、开普勒三定律开普勒开普勒开开普普勒勒第第二二定定律律 对于每一个行星而言，太阳和行星的对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积连线在相等的时间内扫过相等的面积3 3、开普勒三定律、开普勒三定律◆◆开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律） 所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。

运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上◆◆开普勒第二定律（面积定律）开普勒第二定律（面积定律） 太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积即近日点速率最大，远日点速率最小即近日点速率最大，远日点速率最小行星轨道行星轨道焦点焦点太阳太阳● 开普勒自发表了第开普勒自发表了第一、二定律后，又过了一、二定律后，又过了十年，经过更加艰苦的十年，经过更加艰苦的努力，在数字的海洋里努力，在数字的海洋里提炼出了联系各行星轨提炼出了联系各行星轨道的第三定律道的第三定律 3 3、开普勒三定律、开普勒三定律k水=3.36×1018K金=3.35×1018K地=3.31×1018K火=3.36×1018RR3 3/T/T2 2=k=k开普勒第三定律（周期定律）开普勒第三定律（周期定律）开普勒第三定律（周期定律）开普勒第三定律（周期定律） 开普勒定律的得出为牛顿发现开普勒定律的得出为牛顿发现开普勒定律的得出为牛顿发现开普勒定律的得出为牛顿发现万有万有万有万有引力定律引力定律引力定律引力定律打下了坚实的基础打下了坚实的基础打下了坚实的基础打下了坚实的基础◆◆开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律） 所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。

运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上◆◆开普勒第二定律（面积定律）开普勒第二定律（面积定律） 太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积即近日点速率最大，远日点速率最小即近日点速率最大，远日点速率最小◆◆开普勒第三定律（周期定律）开普勒第三定律（周期定律） 所有行星的椭圆轨道的半长轴所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相的三次方与周期的平方的比值都相等等注意注意: k: k的大小与行星无关，的大小与行星无关，只与太只与太阳有关R3/T2=k短短短短轴轴轴轴长轴长轴长轴长轴3 3、开普勒三定律、开普勒三定律2、金星与地球都在绕太阳运转、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星那么金星上的一天肯定比上的一天肯定比24小时短吗小时短吗?1、海王星离太阳、海王星离太阳“最远最远”，绕太阳运动，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？的公转周期最长，对吗？3、实际上，多数行星的轨道与圆十分接实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，那么近，那么开普勒三定律开普勒三定律又当如何表述呢？又当如何表述呢？观察八大行星图后请思考观察八大行星图后请思考:1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；做匀速圆周运动；3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。

转周期的二次方的比值都相等简化模型后的开普勒三定律开普勒三定律：：1 1、开普勒第一定律（、开普勒第一定律（轨道定律轨道定律）） 所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上处在椭圆的一个焦点上2 2、开普勒第二定律（、开普勒第二定律（面积定律面积定律））　　对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等　　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的时间内扫过相等的面积3 3、开普勒第三定律（、开普勒第三定律（周期定律周期定律）） 所有行星的椭圆轨道的所有行星的椭圆轨道的半长轴半长轴的三的三次方跟次方跟公转周期公转周期的平方的比值都相等．的平方的比值都相等． k k 的大小与行星无关，的大小与行星无关，的大小与行星无关，的大小与行星无关，只与太阳质量有关只与太阳质量有关只与太阳质量有关只与太阳质量有关短短短短轴轴轴轴长轴长轴长轴长轴小结小结一、形似沙漏的五彩星一、形似沙漏的五彩星云云 这是一团距离地这是一团距离地球球3000光年的星云，光年的星云，学名为学名为Mz3与其它与其它星云有所不同的是：星云有所不同的是：该星云看上去就像是该星云看上去就像是一只一只“沙漏沙漏”，中间，中间窄，两头宽窄，两头宽(平常发现平常发现的其它星云通常为圆的其它星云通常为圆形形)。

星云两头不时冒星云两头不时冒出泡泡这种现象令出泡泡这种现象令天文学家惊奇不已天文学家惊奇不已 “最酷最炫最酷最炫”的太空图的太空图片片1•二、让无数人倾倒的二、让无数人倾倒的狮子座流星雨狮子座流星雨　　　　11月显身的狮子月显身的狮子座流星雨让无数人为座流星雨让无数人为之倾倒这次流星雨之倾倒这次流星雨多而密，天文迷借此多而密，天文迷借此机会许完了整个世际机会许完了整个世际的心愿最酷最炫最酷最炫”的太空图片的太空图片2•三、绚烂、神秘的极三、绚烂、神秘的极光光　　由于太阳活动频　　由于太阳活动频繁，美国北部几个州繁，美国北部几个州的居民难得地见到了的居民难得地见到了平常只出现在南北极平常只出现在南北极的美丽极光极光绚的美丽极光极光绚烂、神秘，那些希望烂、神秘，那些希望远离人类喧嚣的天文远离人类喧嚣的天文迷恨不得乘极光离开迷恨不得乘极光离开地球 “最酷最炫最酷最炫”的太空图片的太空图片3 四四 、、 怒怒 气气 冲冲 冲冲 的的 太太 阳阳　　　　千千万万别别去去惹惹“太太阳阳公公公公”，，今今年年他他烦烦着着呢呢太太阳阳风风暴暴平平均均11年年爆爆发发一一次次，，随随着着今今年年4月月初初太太阳阳释释放放出出能能量量最最旺旺的的耀耀斑斑，，本本轮轮太太阳阳风风暴暴开开始始平平息息。

图图片片的的确确很很美美，，但但千千万万别别跑跑到到操操场场上上看看太太阳阳、、找找耀耀斑斑，，因因为为“太太阳阳公公公公”怒怒气气未未消消，，他他灼灼热热的的“目目光光”会会让让你的眼睛很受伤你的眼睛很受伤最酷最炫最酷最炫”的太空图片的太空图片４４•五、饱经风霜的五、饱经风霜的“爱神爱神”小行星小行星　　既然被取名为　　既然被取名为“Eros”，，“爱神爱神”小行小行星在人们的心中是一个漂星在人们的心中是一个漂亮、干净的形象但登陆亮、干净的形象但登陆“爱神爱神”的的Shoemaker号号探测器发回的照片却告诉探测器发回的照片却告诉我们，情况并非如此照我们，情况并非如此照片显示，行星表面布满了片显示，行星表面布满了坑洞坑洞——这些坑洞是由火这些坑洞是由火山爆发以及小行星相撞形山爆发以及小行星相撞形成 “最酷最炫最酷最炫”的太空图片的太空图片５５•六、火星上的日出美景六、火星上的日出美景　　　　来看看日出美景来看看日出美景这可不是普通的日出景这可不是普通的日出景色，而是火星上的日出色，而是火星上的日出景色天文艺术家利用景色天文艺术家利用电脑软件和有关数据创电脑软件和有关数据创作了这幅图片，图中显作了这幅图片，图中显示的是示的是“火星大峡谷火星大峡谷”的的3D外形结构，有人认外形结构，有人认为为“火星大峡谷火星大峡谷”是由是由冰川或水流腐蚀形成。

冰川或水流腐蚀形成 “最酷最炫最酷最炫”的太空图片的太空图片６６•七、并不那么明亮的七、并不那么明亮的慧星慧星　　今年九月，深空　　今年九月，深空一号探测器成功接近一号探测器成功接近这颗叫做这颗叫做“Borrelly”的彗星，的彗星，并拍得数十张彗核图并拍得数十张彗核图片通过对照片的分片通过对照片的分析，天文学家们初步析，天文学家们初步得出结论：慧星比人得出结论：慧星比人类想象中要暗淡得多，类想象中要暗淡得多，可能是太阳系中最暗可能是太阳系中最暗的星最酷最炫最酷最炫”的太空图片的太空图片７７•八、让人看了做恶梦的八、让人看了做恶梦的“鬼头鬼头星云星云”　　该图是哈勃望远镜拍摄的　　该图是哈勃望远镜拍摄的“鬼头星云鬼头星云”照片NGC 2080是是“鬼头星云鬼头星云”的学术名，的学术名，它位于剑鱼座它位于剑鱼座30星云南方的一星云南方的一条恒星诞生区条恒星诞生区鬼头星云鬼头星云”的颜色和形状十分怪异，就象的颜色和形状十分怪异，就象“双目炯炯双目炯炯”的的“鬼头鬼头”天文学家认为，从文学家认为，从“鬼头鬼头”中散中散发出来的红光和蓝光其实是邻发出来的红光和蓝光其实是邻近的恒星对氢气加热而形成，近的恒星对氢气加热而形成，绿光来自灼热的氧气，中心的绿光来自灼热的氧气，中心的白色区域是三种颜色光的组合。

白色区域是三种颜色光的组合两只两只“鬼眼鬼眼”是温度极高的氢是温度极高的氢气和氧气区气和氧气区最酷最炫最酷最炫”的太空图片的太空图片８８九九、、笼笼罩罩在在沙沙尘尘阴阴霾霾中中的的火火星星这这是是两两幅幅摄摄于于不不同同时时间间的的火火星星图图片片左左边边的的一一幅幅摄摄于于今今年年七七月月火火星星离离地地球球最最近近时时，，当当时时火火星星正正对对着着太太阳阳，，星星球球被被照照得得通通亮亮，，山山脉脉沟沟壑壑清清晰晰可可见见；；右右边边的的一一幅幅摄摄于于今今年年九九月月初初，，那那时时，，火火星星上上的的沙沙尘尘暴暴已已经经肆肆虐虐了了近近两两个个月月，，整整个个火火星星笼笼罩罩在在一一片片沙沙尘尘阴阴霾霾之之中中幸幸亏亏地地球球上上没没有有出出现现这样的沙尘暴！这样的沙尘暴！“最酷最炫最酷最炫”的太空图片的太空图片９９•十、经历暴风雨的十、经历暴风雨的木星木星看这幅由木星探测看这幅由木星探测器发回地球的照片：器发回地球的照片：木星上正经历暴风木星上正经历暴风雨在图片中，暴雨在图片中，暴风雨地点被标以较风雨地点被标以较醒目的颜色；插入醒目的颜色；插入的黑白小图则表明的黑白小图则表明木星上还有闪电。

木星上还有闪电最酷最炫最酷最炫”的太空图片１的太空图片１００。