中科大天文学史讲义07哥白尼日心体系的创立和发展

第七讲哥白尼日心体系的创立和发展
十六世纪中叶，哥白尼日心体系创立，标志着近代天文学诞生。

为此作出重大贡献的人物：
哥白尼(Nicho1.sCopemicus,1473—1543)
布鲁诺(G.Bruno,1548—1600)
第谷(TychoBrache,1546—1601)
开普勒(J.Kep1.er,1571—1630)
伽利略(Ga1.i1.eo,1564—1642)
牛顿(1.Newton,1642—1727)
一、哥白尼的生平和学说
1.生平简介
1473年2月19日生于波兰的托伦。

10岁丧父，由舅父瓦琴罗德抚养。

18岁入克拉科夫大学学习。

听布鲁捷夫斯基天文课。

22岁获弗龙堡大教堂神父团职位。

23岁去意大利博洛尼亚大学学教会规。

并师从著名天文学家D.M.诺法拉(DomeniCOMariadaNoVara,1454—1504)研究天文学。

28岁返回波兰加入神父团。

同年夏天，至意大利帕多瓦大学学医。

期间又获费拉拉大学教会法规博士学位。

33岁回波兰。

在埃尔蒙兰其舅父处任职，继续天文研究。

40岁(1513年)3月，在弗龙堡大教堂平台上安置天文仪器，
开展天文观测，达二十年。

完成《天体运行论》。

1543年5月24日逝世。

2.日心体系学说的形成
16世纪10年代哥白尼撰写《关于天体运动假说的要释》。

16世纪30年代后期基本完成《天体运行论》。

3.《天体运行论》的出版
1539年5月奥地利数学家雷蒂库斯(GJRhetiCus,1514—1574)到弗龙堡。

写成长文“《天体运行论》浅说"，1540年发表。

劝说哥白尼出版《天体运行论》。

二、关于《天体运行论》
1.体例
用拉丁文写成，共6卷。

书名为《论天体旋转的六卷集》
(DeRevo1.utionibusOrbiumCoeIestium,1.ibriVI),后人简称为《天体运行论》(DeReVoIUtionibUS)O
2.内容简介
第一卷宇宙总结构图像。

第二卷应用球面三角方法解释天体在天球上的视运动。

第三卷太阳视运动的计算方法。

第四卷关于月球的视运动。

第五、六卷关于行星的视运动。

3.《天体运行论》出版的意义
①动摇了宗教统治的理论支柱。

②自然科学向教会发布的“独立宣言”。

③天文学跨入近代科学大门。

为其他科学发展打开通道。

4.《天体运行论》的缺陷
①认为宇宙有限，太阳位于宇宙中心，保留“恒星天”概念。

②恪守天体只能作匀速圆周运动的观念，保留本轮和均轮体系。

三、不屈的布鲁诺
1548年生于意大利南部诺拉的贫穷家庭。

17岁入那不勒斯多明我会修道院。

28岁离开意大利到瑞士、法国、英国等地流浪，到处宣传哥白尼学说。

36岁(1584年)出版《论无限、宇宙和众世界》
(De1.1Infinito,UniversoetMondi)
提出宇宙无限和太阳并不是宇宙中心的思
想。

1591年，他到达威尼斯。

次年被捕。

1600年2月17日，火刑于罗马百花广场(CampodiFiori)。

四、观测天文大师一一第谷•布拉赫
1546年12月14日出生于丹麦斯科讷(今属瑞典)。

16岁进莱比锡大学学习法律，对天文学感兴趣。

24岁回丹麦。

1572年11月11日黄昏发现新星。

1573年出版《论新星》。

30岁在汶岛建天文台一一天堡和星堡。

设计制造多种天文仪器。

测量天体位置精度达2'。

坚持多年测定行星视位置。

探讨宇宙体系理论。

51岁离开汶岛。

53岁到达布拉格，在城郊建天文台观测。

1600年2月德国青年天文学家开普勒拜访第谷。

次年第谷临终前把行星运动资料交于开普勒。

他们两人的合作是科学史上实测工作与理论工作紧密配合取得辉煌成功的范例。

五、天空的立法者一一开普勒
1571年12月27日生于德国南部符腾堡地区魏尔市。

17岁靠奖学金进入蒂宾根大学。

师从麦斯特林学习天文学。

20岁获硕士学位，留校学习神学。

23岁受蒂宾根大学评议会推荐至奥地利格拉茨地方基督教福音学校任教。

同时编算星占历书。

1.探索宇宙奥秘
认为6个行星所在的天球球面正好外接于和内切于5种正多面体,发现
土星一一正立方体一一木星一一正四面体一一火星一一正十二面体——地球——正二十面体——金星——正八面体——水星
1596年出版《宇宙的神秘》(MysteriumCoSmograPhiCUm),受第谷欣赏。

2.行星运动三定律的发现
1600年2月赴布拉格。

1601年接受第谷临终托付。

首先研究地球在轨道上的运动速度变化。

得出结果：在相同的时间里，太阳到地球的连线扫过的面积相等。

推广为行星运动第二定律，即面积定律。

然后推算火星轨道，发现有8'误差，改用椭圆轨道则符合，于
是作出结论：火星在椭圆轨道上绕太阳运动，太阳位于其中一个焦点上。

推广为行星运动第一定律，即椭圆定律。

1609年出版《新天文学》(AStrOnOmiaNOVa),公布一、二定律。

1609-1619期间继续研究，最后发现：行星到太阳的平均距离的立方与其公转周期的平方成正比。

这是行星运动第三定律，又称调和定律。

用公式表示为：3∕722O
Λι3/Ti2=Zf
2
1619年出版《宇宙的和谐》(HarmoniCeMUndi),公布第三定律。

1617-1621年间，分三部分出版《哥白尼天文学概要》(EPitOmeAstronomiaeCopernicanae)。

3.其他成就
1604年发现“开普勒新星”。

1611年出版《折光学》(Dioptrice)
o
1627年出版《鲁道夫星表》(Tabu1.aeRudo1.phinae)
o
探讨了行星绕太阳运动的物理原因。

研究大气折射、彗星运动、水星凌日。