本展品近似漏斗形状,如果你将小球沿漏斗边缘的切线抛出,在重力作用下,小球应该以漏斗的中心为焦点,沿漏斗状曲面作椭圆轨迹运动,这与行星绕太阳运行的状况非常相近,可以作为一个类比。
17世纪初,开普勒归纳出行星运行的三定律,即开普勒定律:
1. 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
2. 对每一个行星而言,太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。
3. 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。其表达式为:其中R是椭圆的轨道的半长轴,T是行星绕太阳公转的周期,k是一个与行星无关的常量。
是什么力量使得行星这样运行的呢?
几乎同时,伽利略提出惯性定律和自由落体定律。牛顿通过对月球绕地球运动的分析,提出万有引力定律。在《自然哲学的数学原理》中,牛顿证明了万有引力定律,后来人们利用微积分证明了可以从万有引力定律推导出开普勒定律。从而,揭示出行星运行的内在根源是“万有引力”。
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