兩個關於行星軌道的問題?

1,行星的軌道看不見摸不著的,科學家是怎樣發現的?2,科學家如何把行星軌道的航向計算的那麼精密?宇宙間引力不一,科學家利用開普勒三定律來計算軌道.開普勒在1609年發表了關於行星運動的兩條定律：開普勒第一定律（橢圓定律）：每一行星沿一個橢圓軌道環繞太陽,而太陽則處在橢圓的一個焦點中.開普勒第二定律（面積定律）：從太陽到行星所聯接的直線在相等時間內掃過同等的面積.用公式表示為：SAB=SCD=SEK1609年,這兩條定律發表在他出版的《新天文學》.1618年,開普勒又發現了第三條定律：開普勒第三定律（調和定律）：所有的行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等.用公式表示為：a^3/T^2=Ka=行星公轉軌道半長軸T=行星公轉周期K=常數1619年,他出版了《宇宙的和諧》一書,介紹了第三定律,他寫道：「認識到這一真理,這是超出我的最美好的期望的.大局已定,這本書是寫出來了,可能當代有人閱讀,也可能是供後人閱讀的.它很可能要等一個世紀才有信奉者一樣,這一點我不管了.」開普勒定律的意義首先,開普勒定律在科學思想上表現出無比勇敢的創造精神.遠在哥白尼創立日心宇宙體系之前,許多學者對於天動地靜的觀念就提出過不同見解.但對天體遵循完美的均勻圓周運動這一觀念,從未有人敢懷疑.開普勒卻毅然否定了它.這是個非常大膽的創見.哥白尼知道幾個圓合併起來就可以產生橢圓,但他從來沒有用橢圓來描述過天體的軌道.正如開普勒所說,「哥白尼沒有覺察到他伸手可得的財富」.其次,開普勒定律徹底摧毀了托勒密的本輪系,把哥白尼體系從本輪的桎梏下解放出來,為它帶來充分的完整和嚴謹.哥白尼拋棄古希臘人的一個先入之見,即天與地的本質差別,獲得一個簡單得多的體系.但它仍須用三十幾個圓周來解釋天體的表觀運動.開普勒卻找到最簡單的世界體系,只用七個橢圓說就全部解決了.從此,不須再藉助任何本輪和偏心圓就能簡單而精確地推算行星的運動.第三,開普勒定律使人們對行星運動的認識得到明晰概念.它證明行星世界是一個勻稱的（即開普勒所說的「和諧」）系統.這個系統的中心天體是太陽,受來自太陽的某種統一力量所支配.太陽位於每個行星軌道的焦點之一.行星公轉周期決定於各個行星與太陽的距離,與質量無關.而在哥白尼體系中,太陽雖然居於宇宙「中心」,卻並不扮演這個角色,因為沒有一個行星的軌道中心是同太陽相重合的.由於利用前人進行的科學實驗和記錄下來的數據而作出科學發現,在科學史上是不少的.但像行星運動定律的發現那樣,從第谷的20餘年辛勤觀測到開普勒長期的精心推算,道路如此艱難,成果如此輝煌的科學合作,則是罕見的.這一切都是在沒有望遠鏡的條件下得到的!發現被稱為「星子之王」的第谷·布拉赫在天體觀測方面獲得不少成就,死後留下20多年的觀測資料和一份精密星表.他的助手開普勒利用了這些觀測資料和星表,進行新星表編製.然而工作伊始便遇到了困難,按照正圓軌道來編製火星運行表一直行不通,火星這個「狡猾傢伙」總不聽指揮,老愛越軌.經過一次次分析計算,開普勒發現,如果火星軌道不是正圓,而是橢圓,那麼矛盾不就煙消雲散了嗎.經過長期細緻而複雜計算以後,他終於發現：行星在通過太陽的平面內沿橢圓軌道運行,太陽位於橢圓的一個焦點上.這就是行星運動第一定律,又叫「軌道定律」.當開普勒繼續研究時,「詭譎多端」的火星又將他騙了.原來,開普勒和前人都把行星運動當作等速來研究的.他按照這一方法苦苦計算了1年,卻仍得不到結果.後來他發現,在橢圓軌道上運行的行星速度不是常數,而是在相等時間內,行星與太陽的聯線所掃過的面積相等.這就是行星運動第二定律,又叫「面積定律」.開普勒又經過9年努力,找到了行星運動第三定律：太陽系內所有行星公轉周期的平方同行星軌道半長徑的立方之比為一常數,這一定律也叫「調和定律。
推薦閱讀：