天文學有哪些科學家

06-22

請問天文學有哪些著名科學家？

1. 回答人: 匿名時間: 06-24 15:45:25

外國天文學家托勒密哥白尼伽利略愛因斯坦第谷哈雷牛頓開普勒霍金拉普拉斯拉格朗日勒梅特梅西耶（也譯梅西葉）阿利斯塔克羅蒙諾索夫威廉·赫歇耳愛丁頓埃德溫·哈勃(Edwin Hubble) 央斯基傑拉德·柯伊伯(Gerard Kuiper) 蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar) 中國古代著名天文學家羲和，中國遠古時代天文曆法學家。甘德，戰國時代天文學家。石申，戰國時期魏國天文學家。賈逵（30～101），東漢時天文學家、經濟學家。張衡（78～139），東漢時期偉大的天文學家。劉洪，東漢末天文學家。何承天（370～447），南北朝時代天文學家。祖沖之（429～500），南北朝時期傑出的數學家、天文學家。劉焯（544～610），隋朝天文學家。李淳風（602～670），唐代初期天文學家、數學家。一行（本名張燧，683～727），唐代著名天文學家和佛學家。曹士為（生卒年不詳），曆法家，活動於唐德宗建中年間。梁令瓚（生卒年不詳），唐代天文儀器製造家。蘇頌（1020～1101），宋代天文學家、數學家。楊忠輔（生卒年不祥），宋代天文學家。郭守敬（1231～1316），元代天文學家。王恂（1235～1281），元代天文學家、數學家。邢雲路（生卒年不祥），明代天文學家。徐光啟（1562～1633），明末傑出科學家、天文學家。薛鳳祚（1600～1680），明末清初數學家、天文學家。王錫闡（1628～1682），明清之際民間天文學家。梅文鼎（1633～1721），清代天文學家、數學家。李善蘭（1811～1882），清代天文學家、數學家

2. 回答人: 匿名時間: 06-23 15:31:34

牛頓伽利略開普勒惠更斯笛卡兒哥白尼…… [艾薩克·牛頓] 牛頓是經典力學理論的集大成者。他系統的總結了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。在牛頓以前，天文學是最顯赫的學科。但是為什麼行星一定按照一定規律圍繞太陽運行？天文學家無法圓滿解釋這個問題。萬有引力的發現說明，天上星體運動和地面上物體運動都受到同樣的規律——力學規律的支配。早在牛頓發現萬有引力定律以前，已經有許多科學家嚴肅認真的考慮過這個問題。比如開普勒就認識到，要維持行星沿橢圓軌道運動必定有一種力在起作用，他認為這種力類似磁力，就像磁石吸鐵一樣。1659年，惠更斯從研究擺的運動中發現，保持物體沿圓周軌道運動需要一種向心力。胡克等人認為是引力，並且試圖推到引力和距離的關係。 1664年，胡克發現彗星靠近太陽時軌道彎曲是因為太陽引力作用的結果；1673年，惠更斯推導出向心力定律；1679年，胡克和哈雷從向心力定律和開普勒第三定律，推導出維持行星運動的萬有引力和距離的平方成反比。牛頓自己回憶，1666年前後，他在老家居住的時候已經考慮過萬有引力的問題。最有名的一個說法是：在假期里，牛頓常常在花園裡小坐片刻。有一次，象以往屢次發生的那樣，一個蘋果從樹上掉了下來…… 一個蘋果的偶然落地，卻是人類思想史的一個轉折點，它使那個坐在花園裡的人的頭腦開了竅，引起他的沉思：究竟是什麼原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢？牛頓思索著。終於，他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。牛頓高明的地方就在於他解決了胡克等人沒有能夠解決的數學論證問題。1679年，胡克曾經寫信問牛頓，能不能根據向心力定律和引力同距離的平方成反比的定律，來證明行星沿橢圓軌道運動。牛頓沒有回答這個問題。1685年，哈雷登門拜訪牛頓時，牛頓已經發現了萬有引力定律：兩個物體之間有引力，引力和距離的平方成反比，和兩個物體質量的乘積成正比。當時已經有了地球半徑、日地距離等精確的數據可以供計算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運動的向心力，也證明了在太陽引力作用下，行星運動符合開普勒運動三定律。在哈雷的敦促下，1686年底，牛頓寫成劃時代的偉大著作《自然哲學的數學原理》一書。皇家學會經費不足，出不了這本書，後來靠了哈雷的資助，這部科學史上最偉大的著作之一才能夠在1687年出版。牛頓在這部書中，從力學的基本概念(質量、動量、慣性、力)和基本定律(運動三定律)出發，運用他所發明的微積分這一銳利的數學工具，不但從數學上論證了萬有引力定律，而且把經典力學確立為完整而嚴密的體系，把天體力學和地面上的物體力學統一起來，實現了物理學史上第一次大的綜合。 ----------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------- [伽利略] 主要貢獻：可分下列三個方面： ①力學伽利略是第一個把實驗引進力學的科學家，他利用實驗和數學相結合的方法確定了一些重要的力學定律。1582年前後，他經過長久的實驗觀察和數學推算，得到了擺的等時性定律。接著在1585年因家庭經濟困難輟學。離開比薩大學期間，他深入研究古希臘學者歐幾里得、阿基米德等人的著作。他根據槓桿原理和浮力原理寫出了第一篇題為《天平》的論文。不久又寫了論文《論重力》，第一次揭示了重力和重心的實質並給出準確的數學表達式，因此聲名大振。與此同時，他對亞里士多德的許多觀點提出了質疑。在1589～1591年間，伽利略對落體運動作了細緻的觀察。從實驗和理論上否定了統治千餘年的亞里士多德關於「落體運動法則」確立了正確的「自由落體定律」，即在忽略空氣阻力條件下，重量不同的球在下落時同時落地，下落的速度與重量無關。根據伽利略晚年的學生V.維維亞尼的記載，落體實驗是在比薩斜塔上公開進行的，但在伽利略的著作中並未明確說明實驗是在比薩斜塔上進行的。因此近年來對此存在爭議。伽利略對運動基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究並給出了嚴格的數學表達式。尤其是加速度概念的提出，在力學史上是一個里程碑。有了加速度的概念，力學中的動力學部分才能建立在科學基礎之上，而在伽利略之前，只有靜力學部分有定量的描述。伽利略曾非正式地提出過慣性定律（見牛頓運動定律）和外力作用下物體的運動規律，這為牛頓正式提出運動第一、第二定律奠定了基礎。在經典力學的創立上，伽利略可說是牛頓的先驅。伽利略還提出過合力定律，拋射體運動規律，並確立了伽利略相對性原理. 伽利略在力學方面的貢獻是多方面的。這在他晚年寫出的力學著作《關於兩門新科學的談話和數學證明》中有詳細的描述。在這本不朽著作中，除動力學外，還有不少關於材料力學的內容。例如，他闡述了關於梁的彎曲試驗和理論分析，正確地斷定梁的抗彎能力和幾何尺寸的力學相似關係。他指出，對長度相似的圓柱形梁，抗彎力矩和半徑立方成比例。他還分析過受集中載荷的簡支梁，正確指出最大彎矩在載荷下，且與它到兩支點的距離之積成比例。伽利略還對梁彎曲理論用於實踐所應注意的問題進行了分析，指出工程結構的尺寸不能過大，因為它們會在自身重量作用下發生破壞。他根據實驗得出，動物形體尺寸減小時，軀體的強度並不按比例減小。他說：「一隻小狗也許可以在它背上馱兩三隻同樣大小的狗，但我相信一匹馬也許連一匹和它同樣大小的馬也馱不起。」 ②天文學他是利用望遠鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學家。這些成果包括：發現月球表面凹凸不平，木星有四個衛星（現稱伽利略衛星），太陽黑子和太陽的自轉，金星、木星的盈虧現象以及銀河由無數恆星組成等。他用實驗證實了哥白尼的「地動說」，徹底否定了統治千餘年的亞里士多德和托勒密的「天動說」。 ③哲學他一生堅持與唯心論和教會的經院哲學作鬥爭,主張用具體的實驗來認識自然規律,認為經驗是理論知識的源泉。他不承認世界上有絕對真理和掌握真理的絕對權威，反對盲目迷信。他承認物質的客觀性、多樣性和宇宙的無限性，這些觀點對發展唯物主義的哲學具有重要的意義。但由於歷史的局限性，他強調只有可歸納為數量特徵的物質屬性才是客觀存在的。伽利略因為支持日心說入獄後，」放棄了」日心說，他說」考慮到種種阻礙，兩點之間最短的不一定是直線」，正是因為他有這樣的思想，暫時的放棄換得永遠的支持，沒有像布魯諾那樣去壯烈，但卻可以為科學繼續貢獻自己的力量。 ---------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------- [約翰尼斯·開普勒] 行星運動定律的發明者約翰尼斯·開普勒於1571年出生在德國的威爾德斯達特鎮，恰好是哥白尼發表《天體運行論》後的第二十八年。哥白尼在這部偉大著作中提出了行星繞太陽而不是繞地球運轉的學說。開普勒就讀於蒂賓根大學，1588年獲得學士學位，三年後獲得碩士學位。當時大多數科學家拒不接受哥白尼的日心說。在蒂賓根大學學習期間，他聽到對日心學說所做的合乎邏輯的闡述，很快就相信了這一學說」在蒂賓根大學畢業後，開普勒在格拉茨研究院當了幾年教授。在此期間完成了他的第一部天文學著作（1596年）。雖然開普勒在該書中提出的學說完全錯誤，但卻從中非常清楚地顯露出他的數學才能和富有創見性的思想，於是偉大的天文學家泰修·布拉赫邀請他去布拉格附近的天文台給自己當助手。開普勒接受了這一邀請，1600年1月加入了泰修的行列。泰修翌年去世。開普勒在這幾個月來給人留下了非常美好的印象，不久聖羅馬皇帝魯道夫就委任他為接替泰修的皇家數學家。開普勒在餘生一直就任此職。作為泰修·布拉赫的接班人，開普勒認真地研究了泰修多年對行星進行仔細觀察所做的大量記錄。泰修是望遠鏡發明以前的最後一位偉大的天文學家，也是世界上前所未有的最仔細、最準確的觀察家，因此他的記錄具有十分重大的價值。開普勒認為通過對泰修的記錄做仔細的數學分析可以確定哪個行星運動學說是正確的：哥白尼日心說，古老的托勒密地心說，或許是泰修本人提出的第三種學說。但是經過多年煞費苦心的數學計算，開普勒發現泰修的觀察與這種三學說都不符合，他的希望破滅了。最終開普勒認識到了所存在的問題：他與泰修、拉格茨·哥白尼以及所有的經典天文學家一樣，都假定行星軌道是由圓或複合國組成的。但是實際上行星軌道不是圓形而是橢圓形。就在找到基本的解決辦法後，開普勒仍不得不花費數月的時間來進行複雜而冗長的計算，以證實他的學說與泰修的觀察相符合。他在1609年發表的偉大著作《新天文學》中提出了他的前兩個行星運動定律。行星運動第一定律認為每個行星都在一個橢圓形的軌道上繞太陽運轉，而太陽位於這個橢圓軌道的一個焦點上。行星運動第二定律認為行星運行離太陽越近則運行就越快，行星的速度以這樣的方式變化：行星與太陽之間的連線在等時間內掃過的面積相等。十年後開普勒發表了他的行星運動第三定律：行星距離太陽越遠，它的運轉周期越長；運轉周期的平方與到太陽之間距離的立方成正比。開普勒定律對行星繞太陽運動做了一個基本完整、正確的描述，解決了天文學的一個基本問題。這個問題的答案曾使甚至象哥白尼、伽利略這樣的天才都感到迷惑不解。當時開普勒沒能說明按其規律在軌道上運行的原因，到17世紀後期才由艾薩克·牛頓闡明清楚。牛頓曾說過：「如果說我比別人看得遠些的話，是因為我站在巨人的肩膀上。」開普勒無疑是他所指的巨人之一。開普勒對天文學的貢獻幾乎可以和哥白尼相媲美。事實上從某些方面來看，開普勒的成就甚至給人留下了更深刻的印象。他更富於創新精神。他所面臨的數學困難相當巨大。數學在當時遠不如今天這樣發達，沒有計算機來減輕開普勒的計算負擔。從開普勒取得的成果的重要性來看，令人感到驚奇的是他的成果起初差一點被忽略，甚至差點被伽利略這樣如此偉大的科學家所忽略（伽利略對開普勒定律的忽視特別令人感到驚奇，因為他倆之間有書信往來，而且開普勒的成果會有助於伽利略駁斥托勒密學說）。如果說其他人遲遲不能賞識開普勒成果的重大意義的話，他本人是會諒解這一點的。他在一次抑制不住巨大喜悅時寫道：「我沉湎在神聖的狂喜之中……我的書已經完稿。它不是會被我的同時代人讀到就會被我的子孫後代讀到——這是無所謂的事。它也許需要足足等上一百年才會有一個讀者，正如上帝等了6000年才有一個人理解他的作品。」但是經過幾十年的歷程，開普勒定律的意義在科學界逐漸明朗起來。實際上在17世紀晚期，有一個支持牛頓學說的主要論點認為開普勒定律可以從牛頓學說中推導出來，反過來說只要有牛頓運動定律，也能從開普勒定律中精確地推導出牛頓引力定律。但是這需要更先進的數學技術，而在開普勒時代則沒有這樣的技術、就是在技術落後的情況下，開普勒也能以其敏銳的洞察力判斷出行星運動受來自太陽的引力的控制。開普勒除了發明行星運動定律外，還對天文學做出了許多小的貢獻。他也對光學做出了重要的貢獻。不幸的是他在晚年為私事而感到憂傷。當時德國開始陷入「三十年戰爭」的大混亂之中，很少有人能躲進世外桃源。他遇到的一個問題是領取薪水。聖羅馬皇帝即使在較興隆的時期都是怏怏不樂地支付薪水。在戰亂時期，開普勒的薪水被一拖再拖，得不到及時的支付。開普勒結過兩次婚，有十二個孩子，這樣的經濟困難的確很嚴重。另一個問題是他的母親在1620年由於行巫術而被捕。開普勒花費了大量的時間設法使母親在不受拷打的情況下獲得釋放，他終於達到了目的。開普勒於1630年在巴伐利亞州雷根斯堡市去世。在「三十年戰爭」的動亂中，他的墳墓很快遭毀。但是業已證明他的行星運動定律是一座比任何石碑都更為久佇長存的紀念碑。開普勒找定了目標伽利略的望遠鏡為哥白尼體系提供的論據是令人信服的，但畢竟還是間接的，只有定性意義。因為人們「坐地觀天」，能夠直接觀察到的只是行星在恆星天球上垂直於視線方向的位移，而不是它們在空間的「真實」運動。要直接論證哥白尼體系，必須探求行星的「真實軌道」，並加以嚴格考證。另外，哥白尼首創的日心體系還殘留著托勒玫體系的若干成分，沒有完全擺脫經院哲學思想的束縛，認為天體只能作簡單的勻速圓周運動。因此，為了解釋行星運行中存在較小的不均勻性，仍然保留了托勒玫的一部分本輪和偏心圓的設計。哥白尼的日心宇宙理論無疑是正確的，但他的體系是有缺陷的，很快就被推翻了。竟哥白尼事業之功、揭開行星運動之謎的是不朽的德國天文學家約翰·開普勒（1571～1630）。開普勒出生在德國南部的瓦爾城。他的一生顛沛流離，是在宗教鬥爭（天主教和新教）情勢中渡過的。開普勒原是個新教徒，從學校畢業後，進入新教的神學院——杜賓根大學攻讀，本想將來當個神學者，但後來卻對數學和天文學發生濃厚興趣和愛好。杜賓根大學的天文學教授米海爾·麥斯特林（1550～1631）是贊同哥白尼學說的。他在公開的教學中講授托勒玫體系，暗地裡卻對最親近的學生宣傳哥白尼體系。開普勒是深受麥斯特林賞識的學生之一，他從這位老師那裡接受哥白尼學說後，就成為新學說的熱烈擁護者。他稱哥白尼是個天才橫溢的自由思想家，對日心體系予以很高評價。開普勒能言善辯，喜歡在各種集會上發表見解。因而引起學院領導機構——教會的警惕，認為開普勒是個「危險」分子。學院畢業的學生都去當神甫，開普勒則未獲許可。他只得移居奧地利，靠麥斯特林的一點幫助在格拉茨高等學校中擔任數學和天文學講師及編製當時盛行的占星曆書。占星術是一門偽科學，開普勒不信這一套。他不相信天上那些星辰的運行和地上人類生息的禍福命運會有什麼相干！他曾為從事此項工作自我解嘲說：「作為女兒的占星術若不為天文學母親掙麵包，母親便要挨餓了。」從那時起，開普勒開始從事研究他畢生最感興趣，也是他爾後獲得最大成就的問題了。宇宙模型開普勒平生愛好數學。他也和古希臘學者們一樣，十分重視數的作用，總想在自然界尋找數量的規律性（早期希臘學者稱為和諧）。規律愈簡單，從數學上看就愈好，因而在他看來就愈接近自然。他之所以信奉哥白尼學說，正是由於日心體系在數學上顯得更簡單更和諧。他說：「我從靈魂深處證明它是真實的，我以難以相信的歡樂心情去欣賞它的美。」他接受哥白尼體系後就專心探求隱藏在行星中的數量關係。他深信上帝是依照完美的數學原則創造世界的。開普勒在他早期所著的《神秘的宇宙》（1597）一書里設計一個有趣的、由許多有規則的幾何形體構成的宇宙模型。開普勒試圖解釋為什麼行星的數目恰好是六顆，並用數學描述所觀測到的各個行星軌道大小之間的關係。他發現六個行星的軌道恰好同五種有規則的正多面體相聯繫。這些不同的幾何形體，一個套一個，每個都按照某種神聖的和深奧的原則確定一個軌道的大小。若土星軌道在一個正六面體的外接球上，木星軌道便在這個正六面體的內切球上；確定木星軌道的球內接一個正四面體，火星軌道便在這個正四面體的內切球上；火星軌道所在的球再內接一個正十二面體，便可確定地球軌道……照此交替內接（或內切）的步驟，確定地球軌道的球內接一個正二十面體，這個正二十面體的內切球決定金星軌道的大小；在金星軌道所在的球內接一個正八面體，水星軌道便落在這個正八面體的內切球上。開普勒也因循自亞里斯多德、托勒玫直至哥白尼以來的固有見解，沒有跳出圓形軌道的框框。這種設計得到的各個球的半徑比率與各個行星軌道大小的已知值相當吻合。有規則的正多面體是具有相同平面的對稱體。這種具有對稱平面的多面體只能作出五個，因此開普勒確信太陽系的行星只有六顆。這一「發現」給開普勒帶來極大喜悅，他寫道：「我從這個發現所得到的極度喜悅是無法用語言來表達的。我不怕任何麻煩，我不辭辛勞、日以繼夜地進行計算，直到我能夠看到是否我的假設符合哥白尼的軌道，或者是否我的喜悅要落空」。開普勒模型的數學關係縱然如此美妙，但若干年後開普勒分析第谷的觀測數據、制定行星運行表時，它們卻毫無用處。開普勒就摒棄了它。 1598年奧地利暴發宗教衝突。天主教徒用兇殘的懲罰來恫嚇開普勒。他被迫離開奧地利，逃到匈牙利隱蔽起來。不久，他接到在布拉格路德福國王宮庭內任職的第谷的邀請，去協助整理觀測資料和編製新星表。開普勒欣然接受，1600年攜眷來到布拉格，任第谷的助手。具有諷刺意味的是，這兩位學者，一個始終是哥白尼體系的反對者，另一個則是該體系的衷心擁護者。但他們畢竟撮合在一起了，並且戲劇般地成為天文學史上合作的光輝典範！這是開普勒最快樂的時代，他不再為生活而發愁，專心從事天文學研究。然而很不幸，他們相處沒有多久，第谷便於第二年（1601）去世。開普勒遭到一次很沉重的打擊。這位被稱為「星學之王」的天文觀測家把他畢生積累的大量精確的觀測資料全部留給了開普勒。他生前曾多次告誡開普勒：一定要尊重觀測事實！開普勒繼任第谷的工作，任務是編製一張同第谷記錄中的成千個數據相協調的行星運行表。雖然他得到「皇家數理家」的頭銜，但宮庭卻不發給他應得俸祿，他不得不再從事星相術來糊口。第谷的觀測記錄到了開普勒手中，竟發揮意想不到的驚人作用，使開普勒的工作變得嚴肅起來。他發現自己的得意傑作——開普勒宇宙模型，在分析第谷的觀測數據、制訂行星運行表時毫無用處，不得不把它摒棄。不論是哥白尼體系、托勒玫體系還是第谷體系，沒有一個能與第谷的精確觀測相符合。這就使他決心查明理論與觀測不一致的原因，全力揭開行星運動之謎。為此，開普勒決定把天體空間當做實際空間來研究，用觀測手段探求行星的「真實」軌道。巧奪天工開普勒要解決的問題包括兩方面：第一，用什麼方法測定行星（包括地球）運動的「真實」軌道，如同觀測者能從「天外」看行星繞太陽運行一樣；第二，分析行星運動遵循什麼樣的數學定律。如今已很少有人想到，開普勒如何從行星的使人眼花繚亂的視行中推出它們的「真實」軌道？只要想到人們永遠不可能看到行星的真實運動，而只能從運動著的地球上看到它們在天空的什麼方向，就知道問題困難了。倘使行星所作的是簡單的勻速圓周運動，從地球上看去，還比較容易地察覺這種運動該是怎樣的；可是實際情形比這要複雜得多，而且地球本身同樣是以某種未知方式繞太陽運動。這就使問題變得無比複雜和困難了。開普勒用一個絕妙方法把這種雜亂無章的現象理出一個完整清楚的頭緒來。他同哥白尼一樣，敏銳地領悟到，「要研究天，最好先懂得地」，他也把著眼點放在地球上，力圖先摸清地球本身的運動，然後再研究行星的運動。但是這樣做的時候，並沒有排除行星存在的必要性。假如天空中只有太陽和恆星而沒有別的行星存在，那要找出地球的「真實」軌道，還是辦不到的。因為在那種情形下，除了太陽的周年視行外，其他就沒有什麼東西可以從經驗上來確定。它雖然也能幫助我們確定地球繞太陽運行的方式，譬如地球向徑（日地連線）在一個相對恆星是靜止的平面（黃道面）上運動，這種運動的角速度在一年中呈現有規律的變化……。但是，光知道這些並沒有多大用處，關鍵是必須確定地球同太陽之間的距離在一年中是怎樣變化的？只有當人們弄清這種變化後，才能確定地球軌道的真實形狀及它的運行方式。其實，開普勒所用的方法就是普通的三角測量法。在大地測量工作中，常常要測定那些由於某種自然障礙而無法直接到達的目標的距離。假定需要測定A地到對岸塔C的距離，因A、C兩地被大河阻隔，無法直接去測量這段距離的長度。為了解決這個困難，觀測者可在河的這岸另擇一點B，AB的距離是可以直接丈量的。這段經過選定的、已知其長度的線段AB，用測量學的術語來說，叫做「基線」。基線確定後，可在它的兩端用測角儀分別測定A、B兩角的大小。於是，在三角形ABC中，已知兩角大小和它們所夾的邊（基線）長，三角形的其他角和邊，就可以計算出來。應用這個簡單方法可以求得無法達到的目標的距離。實際上，天文學家們也是用這個方法來測定天體距離的。只不過這個問題對天文學家說來更加困難些，因為天文學家們要布設一條「基線」不那麼容易。開普勒所遇到的正是這個困難。開普勒要測定地球（在其軌道上）與太陽的距離。在這裡，太陽好比是上述例證中的A地，地球則是河對岸的那座塔C。為了布設「基線」，還需要另找一個定點 B。可是，在行星系統里，除了太陽是唯一「靜止」的中心天體外，再也找不出第二個這樣的「定點」。這要由開普勒另行覓取。我們設想在地球軌道平面的某處有一盞明亮的天燈M，它有足夠的明亮度，並且永遠懸掛在那裡，以使地球上的觀測者在每年任何日期都能看到它；又假定這燈距太陽比地球還要遠些。如果具備這些條件，它就成了我們所需要的第個定點。太陽與燈的連線就是我們所要布設的「基線」。藉助這樣一盞燈，就能用下述辦法來測定地球的軌道。譬如，每年都會有這樣一個時刻，地球（E）正好在太陽（S）和燈（M）的連線上。這時，從地球上來看燈，我們的視線EM就會同SM（太陽～燈）重合，我們可以把後者在天空中的位置（它指向某一恆星）記錄下來。以後，在另一個時刻，地球運行到軌道上的另一位置E』，這時它同太陽和那盞燈的位置形成一個三角形SE』M。在這個三角形中，SM邊是事先選定的「基線」；e角的大小可以從地球上同時觀測太陽和燈M來確定；S角就是地球向徑（SE」）同基線 SM所夾的角，其大小也可以通過對恆星的觀測來確定。有了這些已知條件，便可以得知三角形SE』M中SE」的距離，或者說地球E』相對於基線SM的位置完全可確定。因此，只要在紙上任意畫一條基線SM，憑著我們觀測到的e和S的角度，就可以作出三角形SE』M來。我們可以在一年中經常這樣做，每次都會在紙上得到地球E』對於那條基線SM的不同位置，並且給它們逐個註上日期，然後把這些點連成曲線……。這樣，我們就從經驗上確定了地球的軌道。雖然其大小還是相對的，然而卻是「真實」的。可是從哪裡去找這盞燈呢？要知道行星系統里除了中心天體——太陽外，所有能看得見的客體都不是靜止的，它們的運動在細節上都是未知的。開普勒毫不費事地找到這盞燈。它就是火星，一盞天上的「紅燈」。人們不禁要問：火星不也是在運動嗎？一點不錯，火星確是在運動。然而聰明的開普勒想出一條「動中取靜」的妙計。那時人們對火星的視運動已經知道得非常清楚，它繞太陽運行的周期（一個「火星年」）是精密地測定了的。既然它是在閉合的軌道上運行，就總會有這麼一個時刻，即太陽、地球和火星處在同一直線上，而且每隔一個「火星年」之後，它總又要回到天空的同一位置上來。因此，火星雖然是動的，但在某些特定的時刻，SM總是表現為同一條基線；而地球呢？在這些時刻，它會到達自己的不同位置。這時，對太陽和火星同時進行觀測，就成為開普勒測定地球軌道的手段；火星這時就起著所設想的那盞燈的作用。「天公鬥巧乃如此，令人一步千徘徊」。開普勒就是這樣以令人讚歎的巧妙手法把地球軌道的形狀測了出來。地球的軌道一經測定，地球及其向徑（SE）在任何時刻的實際位置和距離變化，也就成為已知條件。反過來，以地球向徑作為基線，從觀測數據中推求其他行星的軌道和運動，對開普勒來說不再是太困難的事了！ 8分誤差改變整個天文學行星軌道從經驗中算出來了，下一步要弄清楚的問題是行星運動究竟遵循什麼數學定律？乍看，第一個問題解決後，搞清楚第二個問題該是輕而易舉的事。然而你馬上就會看到，要從經驗的數據里推出運動定律要比解決第一個問題艱巨得多。開普勒首先需要了解行星軌道所描出的曲線的幾何特徵是什麼？為此，他必須先作某種假設，然後把它用到一大堆數字上去試試，看它是否能同第谷的數據吻合。如果不是，再找另外的假設進行探索，直到合乎觀測事實為止。開普勒的目光首先盯住火星。這是因為第谷的數據中對火星的觀測佔有最大篇幅。恰好，就是這個行星的運行與哥白尼理論出入最大。開普勒按照傳統的偏心圓來探求火星的軌道。他作了大量嘗試，每次都要進行艱巨的計算。在大約進行了70次的試探之後，開普勒才算找到一個與事實相當符合的方案。使他感到驚愕的是，當超出他所用數據的範圍繼續試探時，他又發現與第谷的其他數據不符。火星還是不聽他的擺布……。開普勒詼諧地寫道：「我預備征服戰神馬爾斯，把它俘虜到我的星表中來，我已為它準備了枷鎖。但是我忽然感到勝利毫無把握……，這個星空中狡黠的傢伙，出乎意料地扯斷我給它戴上的用方程連成的枷鎖，從星表的囚籠中衝出來，逃往自由的宇宙空間去了。」開普勒計算出來的火星位置和第谷數據之間相差8分，即1.133度

（以上觀點僅代表回答人觀點，不代表本網站觀點）