【5A版】天文学发展史.ppt

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1、天文学导论I：天文学基础第1讲天文学发展史第2讲光与天文望远镜第3讲天体的视运动天文学导论第1讲天文学发展史本讲内容引言：中国古代天文学成就（简介）古希腊天文学天文学的发展期哥白尼、第谷、开普勒和伽利略牛顿的万有引力定律爱因斯坦的相对论标注*…*的为自学内容*引言：中国古代天文学成就（自学）*星座（星宿、星宫）赤道坐标系太阳黑子：公元前140年，欧洲（807年）日食：约4000年前，650次（春秋战国-元末1368年）彗星、流星和陨石新星和超新星“夏商周断代工程”与古代天文研究古代天文仪器张衡、祖冲之、一行、沈括、郭守敬等1。古希腊的地球中心说从亚里斯多德到托勒密的地球中心学说古希

2、腊人首先采用观测和模型解释宇宙内在的逻辑性和系统性大约2000年毕达哥拉斯的宇宙观Pythagorean（569-475B.C.）总结出关于天体运动的3个常识：同心圆轨道：行星、太阳、月亮和恒星都在完美的同心圆轨道上运动匀速圆周运动：行星、太阳、月亮和恒星都在作匀速圆周运动地球中心：地球处于所有天体运动的正中心行星的运动难题相对于背景恒星，行星为什么是“流浪汉”？（需数月观测）顺行：向东逆行：向西逆行时行星变亮在地球为行星运动静止中心的错误思想指引下，古希腊人对行星的运动做出了几何解释，特别是“诡异”的逆行和亮度变化科学鼻祖：亚里斯多德Aristotle(384-322B.C.)可

3、能是历史上对多个学科（科学，神学，哲学等等）最具影响力的人物他的思想不可挑战长达几乎2000年之久，直到……亚里斯多德：地球中心学说天体镶嵌在55个转动速度不同的同心水晶球层上，每个球层作匀速圆周运动，地球处于中心“原动力”使最外层天球匀速转动，并一层一层向内传递，导致所有天体的转动不能解释行星的逆行和亮度变化本轮Epicycles解释行星逆行与变亮行星不是固定在同心球层（均轮）上，而是固定在本轮上，但是本轮固定在同心球层上本轮中心和本轮即行星均沿同一方向作匀速圆周运动本轮均轮*需要多个本轮*在某些情况下，本轮套本轮实际模型：本轮中心作匀速圆周运动，但不围绕均轮的中心，其围绕中心偏

4、离均轮的中心Ptolemy‘sGeocentricUniverse托勒密的地球中心学说提出完备的以地球为中心的宇宙论解释行星的逆行和亮度变化，且依然维持所有天体的运动都是匀速圆周运动天体是完美的，内禀特征（如亮度）不变地球是宇宙的中心Ptolemy85-165C.E.行星皆以本轮的轨迹运动，而本轮中心依附均轮的大正圆绕地球转动水星、金星的本轮中心和地球及太阳的中心永远连成一条直线水星、金星与太阳几乎同升同落，但不能解释金星的圆缺众星则依附在一个最外层的大天球上本轮西方思想停滞的中世纪托勒密于公元150年在长达13卷名为Almagest(TheGreatest《天文学大成》/《至大

5、论》）的巨著中发表了他的地球中心说这个理论所预测的行星位置和实际位置的误差在数度之内，因此主宰西方世界约1500年之久！*阿拉伯伊斯兰文明兴起*2。天文学的发展期哥白尼：太阳中心说，发展的起点（首次揭示真实）第谷（·布拉赫）：杰出的观测开普勒：行星运动定律；理论直觉伽利略：“首次”使用望远镜观测天空(1609)，他的天文与物理发现彻底颠覆了古希腊学说Copernicus’sheliocentricuniverse哥白尼的太阳中心学说<<天体运行论OntheRevolutionsoftheHeavenlyBodies>>NicolaiCopernicus1473-1543Poland

6、对行星运动的简单解释逆行：小轨道行星（地球）比大轨道行星（火星）绕日公转得更快亮度变化：行星到地球的距离在变化哥白尼学说的意义亚里斯多德体系的3个主要错误观点：1。中心；2。运动；3。物质哥白尼挑战了1，但没有挑战2，且隐含了3革命掉地球是太阳系的中心但仍假设匀速圆周运动（行星轨道实际上是椭圆）仍不能解释行星运动的细节需要本轮，但与托勒密体系相比，因为太阳在中心，所以大多数情形只需很少的本轮由于托勒密体系是教堂根深蒂固的教条，而且日心说预测天体运动的准确性和地心说不相上下，所以并不为当时的人普遍接受。但拉开了现代天文学发展的序幕，开普勒、伽利略以及牛顿的工作彻底摧毁了亚里斯多德思

7、想体系萨摩斯岛的亚利斯塔克Samos萨摩斯岛的Aristarchus(亚利斯塔克，310-230BC）早在哥白尼之前就提出了太阳中心说由于观测不支持地球在运动，他的模型当时是不被接受的，直到哥白尼再次提出了太阳中心说古希腊的中心火学说赫拉克利特：火是世界的本原菲洛劳（Philolaus）：火是最高贵的元素宇宙结构的“中心火学说”“日心说”的鼻祖地球不是宇宙的中心，而只是穿过空间运行，宇宙的中心是一团熊熊燃烧的烈火地球、月亮、水星、金星、火星、木星、土星以及其他星球