世界上最早发现行星运动规律的是谁?
虽然哥白尼正确地观察到行星围绕太阳旋转,但开普勒正确地定义了它们的轨道。
27 岁时,开普勒成为富有的天文学家第谷·布拉赫的助手,第谷·布拉赫请他定义火星的轨道。布拉赫一生收集了天文观测资料,在他去世后,这些资料都传到了开普勒的手中。(布拉赫拥有自己的以地球为中心的宇宙模型,至少部分原因是因为他不希望开普勒用它们来证明哥白尼理论的正确性。)开普勒通过这些观察发现,行星的轨道遵循三个定律。
像他那个时代的许多哲学家一样,开普勒有一个神秘的信念,即圆形是宇宙的完美形状,作为神圣秩序的体现,行星的轨道必须是圆形的。多年来,他努力使布拉赫对火星运动的观察与圆形轨道相匹配。
然而,最终开普勒注意到从行星到太阳的一条假想线在相等的时间内扫过相等面积的空间,而不管行星在其轨道上的位置。如果你在一个时间点从太阳到行星的位置绘制一个三角形,然后在一个固定的时间(比如 5 小时或 2 天)绘制它的位置,那么该三角形的面积总是相同的,在轨道上的任何地方. 为了使所有这些三角形具有相同的面积,行星在靠近太阳时必须移动得更快,而在离太阳最远时则移动得更慢。
这一发现(后来成为开普勒轨道运动的第二定律)导致了后来成为开普勒第一定律的东西的实现:行星在一个椭圆(一个压扁的圆)中运动,太阳位于一个焦点,偏离中心。
开普勒第三定律表明,行星与太阳的距离与其绕太阳公转所需的时间之间存在精确的数学关系。正是这条定律激发了牛顿的灵感,他提出了自己的三个定律来解释为什么行星会这样运动。