7.1 行星的运动 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.1 行星的运动 1.哥白尼与“天体运行论” 哥白尼与“天体运行论” 哥白尼日心体系的提出，是自然科学向神学的第一次严正挑战，标志着自然科学从神学中独立出来。 哥白尼是波兰伟大的天文学家，十岁父亲去世，被舅父收养，其舅父是当地的主教，很注意对哥白尼的培养。18岁入克拉科夫大学学习数学和天文学；在这里受到文艺复兴运动思想的影响。 1496年到文艺复兴的意大利留学，波伦亚大学天文学教授诺瓦拉(Novara)关于托勒密体系过于复杂，不符合数的谐和原则的评论，对哥白尼产生了影响。在留学期间，他还阅读了大量古希腊学者的著作，受到了其中有关地球运动的思想的启发，为他创立新的宇宙体系奠定了思想基础。 哥白尼与“天体运行论” 1503年，哥白尼回到波兰后，在担任牧师职务期间坚持进行天文学观测和新的宇宙体系的研究。 当时的欧洲正处在黑暗的中世纪的末期。亚里士多德－托勒密的地球中心说早已被基督教会改造成为基督教义的支柱。然而,由于观测技术的进步,在托勒密的地心体系里必须用八十个左右的均轮和本轮才能获得同观测比较相合的结果，而且这类小轮的数目还有继续增加的趋势。当时一些具有进步思想的哲学家和天文学家都对这个复杂的体系感到不满。哥白尼接受了这种进步思想。他在意大利时研究过大量的古希腊哲学和天文学著作。他赞成毕达哥拉斯学派的治学精神，主张以简单的几何图形或数学关系来表达宇宙的规律。他了解到古希腊人阿利斯塔克等曾有过地球绕太阳转动的学说，受到很大启发。 哥白尼与“天体运行论” 哥白尼分析了托勒密体系中的行星运动，发现每个行星都有三种共同的周期运动,即:一天一周、一年一周和相当于岁差的周期运动。他认为，如果把这三种运动都归到被托勒密视为静止不动的地球身上，就可消除他的体系里不必要的复杂性。只有月球绕地球转动。恒星则在离太阳很远的一个天球面上静止不动。这样，哥白尼提出了一个以太阳为中心的宇宙体系。在这个体系中，天体从远到近的顺序是：恒星不动；土星，30年转一周；木星，12年一周；火星，2年一周；地球和月亮一年一周；金星，9个月一周；水星，80天一周等。哥白尼把统率整个宇宙的支配力量赋予太阳，而各个天体则都有其自然的运动。 哥白尼与“天体运行论” 由于担心教会谴责，他迟迟没有公开发表自己的见解。1530年，哥白尼才将他的学说写成一个小册子《纲要》，以手稿形式在友人中流传。直到1542年，在他生命垂危之际，才同意将他的主要著作《天体运行论》交付印行。并且在书的序中写明，将他的著作献给教皇保罗三世。他认为，在这位比较开明的教皇的庇护下，《天体运行论》也许可以问世。 除了这篇序之外，《天体运行论》还有另外一篇别人写的前言。前言中说，书中的理论不一定代表行星在空间的真正运动，不过是为编算星表、预推行星的位置而想出来的一种人为的设计。 哥白尼与“天体运行论” 应该说，哥白尼并不是一个想要彻底推翻全部传统观念的革命派，而是一个深受毕达哥拉斯学派思想影响的人，他的出发点是：考虑能否用尽可能少的匀速圆周运动的组合来构造一个宇宙体系，以符合毕达哥拉斯学派的简单、均匀等和谐思想。因此，在很大程度上可以说，哥白尼太阳中心说体系的建立，是深受毕达哥拉斯学派和谐思想影响的结果。 哥白尼与“天体运行论” 在1543年出版的《天体运行论》的第一卷中，哥白尼明确的把地球从宇宙中心的位置排除开去，提出地球自身有三种运动： ①地球自西向东绕轴昼夜自转； ②地心同地球上的一切周年旋转，在金星与火星轨道间的黄道上从西向东运行； ③倾斜面的运动，即赤道面或自转轴相对日--地联线的运动。 哥白尼认为，古人为了建立一种地球静止于宇宙中心的体系，而把地球自身的三种运动加给了每一个天体，这使他们的宇宙体系人为地复杂化了。他质问到：“为什么不承认天穹的周日旋转只是一种视运动，实际上是地球运动的反映呢？” 地心说的非难和攻击： ①如果地球以24小时转一圈的速度快速旋转，地球早就会分崩离析了； ②由于地球在运动，落体也不会垂直下落了；云和空气中的一切都会被抛向西方。 哥白尼对地心说的驳斥： ①地球运动是自然运动，而不是受迫运动，受迫运动才会分崩离析，自然运动总是平稳的；另外，他还说：“为什么不替比地球大的多而又运动的快的多的宇宙担心呢？在快速运动的离心力作用下，天穹不是变得更加广阔，以至瓦解了吗？” ②关于第二个问题，哥白尼的回答是这样的：一、可能是近地面的空气中含有水和土的混合物，它们遵循和地球一样的自然法则；二、可能是由于这部分空气靠近地球而又不受阻力，从而从旋转着的地球获得了运动。 “天体运行论”的伟大意义 《天体运行论》出版后很少引起人们的注意。一般人不能了解，而许多天文工作者则正如奥塞安德尔所说的那样，只把这本书当作编算行星星表的一种方法。《天体运行论》在出版后七十年间，虽然遭到马丁•路德的斥责，但未