《从哥白尼到开普勒》PPT课件

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1、从哥白尼到开普勒1武际可:科技史选讲之四夫天文者，朝廷之实政、儒者之实学，非比一人一事，可以掉三寸之舌、立地雌黄、洒笔端之墨，依稀形似者也。此其道在于测验。南怀仁：《不得已辨》丁福保等，《四部总录算法编》，商务印书馆，1957年，《补遗》，第46页2武际可:科技史选讲之四古希腊人的天文学和托勒密系统尼古拉·哥白尼及其贡献开普勒的行星运动三大定律3武际可:科技史选讲之四§1古希腊人的天文学和托勒密系统天文学作为自然科学最早的学科，它的任务主要是描述、记载和观测天体的运动。也可以说，主要是天体这种特殊物体的运动学。

2、近代精密力学的最早萌芽即是从天文学开始的。4武际可:科技史选讲之四1．1天体的视运动从远古起，人类就注意并观察日、月、星辰的运动和变化。世界各民族都是这样。所观察到的这些变化大致可以归纳如下：5武际可:科技史选讲之四天球每一昼夜旋转一周，天上的恒星相对位置不变。天球旋转轴的北极在北极星附近。一切天体都参加天球的周日运动。方向从东向西。太阳在天球上每日由西向东约1°，365.24天运行一周，其轨迹称为黄道。太阳运行的速度夏季比冬季慢，如在6月1日到6月30日运行了27.5°，而在12月1日到12月30日运行了29

3、.5°。将周日运动星图上与北极星呈90°的星连起来，称为赤道。黄道和赤道交角为23.5°。6武际可:科技史选讲之四7武际可:科技史选讲之四2002年2月的星图8武际可:科技史选讲之四9武际可:科技史选讲之四10武际可:科技史选讲之四太阳(金乌）11武际可:科技史选讲之四月亮由西向东运行一周时间为27.3日（即每日运行12°－13°）每周运行约90°。朔（月亮暗的时候）、望（月亮圆的时候）周期（与运行周期不同）为29.5306日。如果仔细观察可发现月亮在天空中的运行不是等速的。除了太阳与月亮之外，古代人们把位置变

4、化的星称为行星，肉眼能看见的行星有5个，即：金星（太白）、木星（岁星）、水星（晨星）、火星（荧惑）、土星（镇星或填星）。它们的运行规律各不相同，分别描述如表。12武际可:科技史选讲之四月亮(玉兔）13武际可:科技史选讲之四14武际可:科技史选讲之四星名视周期运动特点水星116日在太阳附近摆动与太阳的最大夹角在18°－28°（平均23°）之间金星约217日在太阳附近摆动，与太阳最大夹角约40°火星约687日在天球上徘徊地从西向东运行，780日一徘徊木星约12年在天球上徘徊地从西向东运行，399日一徘徊土星约29.

5、5年在天球上徘徊地从西向东运行，378日一徘徊15武际可:科技史选讲之四水星(晨星)16武际可:科技史选讲之四金星(太白)17武际可:科技史选讲之四地球18武际可:科技史选讲之四火星(荧惑)19武际可:科技史选讲之四木星(岁星)20武际可:科技史选讲之四土星(镇星,填星)21武际可:科技史选讲之四5大行星运行规律，从表中可发现，前2个和后3个不同，前者称为内行星，后者称为外行星。22武际可:科技史选讲之四23武际可:科技史选讲之四在这些复杂的星球运行图上，最早天文学的任务在于：1．尽量准确的地确定太阳、月亮与

6、五大行星的运动规律；2．预言它们以后的位置；3．讨论它们可能的真实运动图形。这些一直是17世纪之前天文学追求的目标。24武际可:科技史选讲之四1．2在托勒密以前古希腊天文学的成就图2阿里斯塔恰斯测日月距离比的示意图25武际可:科技史选讲之四古希腊在托勒密之前的天文学已经相当发达，资料也已相当多。毕达哥拉斯提出地球是球形的见解并给出了论证。提出天球是多个透明球的见解，这些球带着5大行星旋转。阿里斯塔恰斯（Aristarchus,310-230BC）第一个尝试测量太阳、月亮的大小及其与地球的距离。他知道月亮反光，如

7、以三角形EMS中，E为地球、M为月亮、S为太阳，当正好为半月时，角M为直角，测得角E的值为87°（准确值为89.87°），由此估出太阳与月亮的距离的比值为18－20（准确值是346）。他的这个测量月亮、太阳距离之比的简单方法一直被天文界使用到15世纪。他第一个提出过日心说。26武际可:科技史选讲之四阿波罗尼对行星运动提出均轮（deferent即行星匀速地绕地球运动的圆形轨道）与本轮（epicycle即行星以匀速绕均轮上匀速运动点的又一种圆周运动）的方案。根据这一方案可以正确解释行星的。伊巴谷(Hiparchus

8、,?-126BC)测得四季长短不等、一年为365.25日。他还得到月亮的距离，他将太阳、月亮运动编制了精密的表，用以推算日月食。他发现了岁差，即黄道和赤道之间的交点在缓慢地改变，每年为46.8〃（现今为48〃）。他编制了星图、发明了球面三角学。他曾被称为天文学之父，是古代在有成就的天文学家逆行。27武际可:科技史选讲之四1．3托勒密的天文学成就托勒密（Ptolemy,?－120年）系统