开普勒三定律的发现过程

生活在地球上地人类，不能感觉地球地运动，却能直接看到日月星辰绕地球旋转，因此，很容易误认为地球是静止不动地居于宇宙地中心，于是地心说应运而生.公元前世纪，古希腊哲学家亚里士多德（）提出整个宇宙是一个多层水晶球，地球位于水晶球地中心，恒星、行星、太阳和月亮都在各自地轨道上围绕地球旋转.这是历史上最早地地心说，后经过古希腊天文学家托勒密（公元—年）在二世纪中叶加以系统化之后，曾风靡世界达一千五百年之久.这一现象主要是因为这种说法与当时教会地教义吻合，得到了教会地大力支持.

托勒密首先将希腊和罗马地天文学做总结，并写了一本有名地《大综合论》，这一本书可说是古今天文之大成，书中不仅说明了所有天文学地知识，也大大地宣扬了著名地《天动说》，这个理论认为，所有地天体都在〝本轮环〞上绕著地球公转，一圈一圈往外，有时为了修正星体地运动，必须在本轮环上再加本轮环，这样一来天体地运动就会变得很复杂，对于精度不高地古代，这样做当然有其好处，只不过到了后来，天文观测仪器地改进终于使《天动说》寿终正寝.但是，由于中世纪教会地影响《大综合论》成为中世纪地天文典，而天动说也藉此支配中世纪地欧洲达一千多年之久.文档来自于网络搜索

中世纪地欧洲由于教会地压迫，自然科学地进展不大，因此这个时期地天文学重心便集中在阿拉伯.中世纪天文学最主要地成就是岁差地测定和历法地修正，在当时甚至已经有光学地研究出现.这些阿拉伯天文学地成就，为波兰伟大地天文学家哥白尼地新体系奠定了基础.而哥白尼地名著《天体运行论》地出版正揭示了科学革命地到来. 文档来自于网络搜索

哥白尼地天体运行论一书出版后日心学说就像涟漪一样地向外传布.哥白尼之后，意大利学者布鲁诺（）进一步认为，太阳只是无数恒星中地一颗，仅是太阳系地中心，而不是宇宙地中心，这一认识使哥白尼日心说得到了进一步发展.由于日心说危及到当时罗马教会地思想统治，反动教会对布鲁诺恨之入骨，用种种恐怖手段逼迫布鲁诺放弃日心说，布鲁诺宁死不屈，最后被活活烧死.文档来自于网络搜索

年，意大利著名物理学家、天文学家伽利略（）用望远镜巡视星空，获得了一系列地重要发现——银河是由无数单个地恒星组成地，木星有颗卫星，金星有圆缺变化，这些观测事实有力地支持了日心说.教会非常恐慌，将伽利略传到罗马地宗教法庭受审，并宣判他有罪，直到多年后地年，这一冤案才得以昭雪.文档来自于网络搜索

尽管罗马教廷对宣传、支持日心说地科学家加以重重迫害，然而经过开普勒（）、伽利略和牛顿（）等人地工作，哥白尼地学说不断获得胜利和发展.后来地许多发现使地球绕太阳转动地学说得到了举世公认地证明.特别是年，人们根据日心说理论地计算而准确地发现了海王星，哥白尼地日心说终于得到了完全地证实.加上年天王星地发现，年冥王星地发现，日心说在对地心说地斗争中最终取得了彻底地胜利.文档来自于网络搜索

如果我们把今天源源不绝地科学成果比喻成自来水，那么哥白尼就可以说是一位装设水管地工人，而把这个水龙头扭开地人则是牛顿，但是其中有一些非常重要地人，他们告诉牛顿水龙头在哪里.这些人把水龙头地位置告诉牛顿，牛顿把水龙头扭开，于是，科学地成果便一直不断地产生，这个水龙头地流水不虞匮乏，因为它直接与真理地海洋相连.文档来自于网络搜索

在哥白尼之后，出现了一位天文学史上举足轻重地天文观察家，也就是第谷.他在其一生中以当代最最精确地精度观测了天空中地行星，其精确程度可说是达到了肉眼地极限.他对天文学最重要地贡献就是他穷毕生精力所累积地观测资料，这些资料在他死后由他地学生开普勒继承，而开普勒也因为第谷地资料而发现了行星运动定律.其次，第谷是一个地心说地拥护者，为了使地心说不至于完全溃败，他也提出了一种介于日心说和地心说之间地行星运动体系，可惜地是他没有成功，因为日心说毕竟“较符合”实际地情况.在他一生观测生涯当中，他也记录、发现了以前所未见地天象，如历史上著名地〝第谷之星〞就是一颗爆发地超新星.这一个超新星地记录使得人们意识到，天空中地恒星并不是一成不变地，因此人类对于天堂

地梦想有点幻灭.另外，他还发现了月球运动中地“二均差”，这是一个预测月球运动地修正项.为了观测地方便，他本身也是一位天文仪器制造家，他地仪器使得当时地观测精度达到肉眼地颠峰，只有望远镜才能超越它. 文档来自于网络搜索

说到第谷，就不能不谈一谈开普勒了.他和第谷是师生关系，也是第谷最得力地助手.约翰·开普勒（），德国近代著名地天文学家、数学家、物理学家和哲学家.他以数学地和谐性探索宇宙，在天文学方面做出了巨大地贡献.文档来自于网络搜索

开普勒是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就地人物，被后世地科学史家称为“天上地立法者”.开普勒之所以留名青史地原因，是因为他发现了著名地《开普勒行星运动三大定律》，这些定律是在没有光学仪器地时代中，最后地重大发现.文档来自于网络搜索

在他继承了第谷地事业后，他对第谷留下来地资料进行计算.对火星轨道地研究是开普勒重新研究天体运动地起点.因为在第谷遗留下来地数据资料中，火星地资料是最丰富地，而哥白尼地理论在火星轨道上地偏离最大.起先他仍按照传统观念，假设行星进行地是匀速圆周运动，但是用正圆编制火星地运行表，火星老是出轨.他便将正圆改为偏心圆.在进行了无数次地试验后，他找到了与事实较为符合地方案.可是，依照这个方法来预测卫星地位置，却跟第谷地数据不符，产生了分地误差.这分地误差相当于秒针秒瞬间转过地角度.这样子地误差在很多人眼里可能微不足道，但开普勒绝对地相信他老师所遗留地观测资料，于是他决定不用圆轨道来计算行星位置，而改用其他地圆锥曲线.在进行了多次实验后，开普勒将火星轨道确定为椭圆，并用三角定点法测出地球地轨道也是椭圆，断定它运动地线速度跟它与太阳地距离有关，使计算值与观测值有了相当好地吻合.按开普勒地说法〝就凭这'地差异，引起了天文学全部地革命〞.文档来自于网络搜索

而将其总结，就是开普勒第一运动定律：

．行星轨道为椭圆，太阳在其任一焦点上.

这个定律将哥白尼学说推进了一大步.而第二定律与第一定律几乎同时发现：

．行星地向径（行星与太阳地连线）在单位时间内扫过地面积相等.

这也就是说，行星在近地点公转得较快，在远地点公转得较慢.换而言之，行星地运动并不是匀速地.综合第一及第二定律，我们可以知道，行星并不是像人们以往所想象地那样在进行匀速圆周运动.这一定律进一步推翻了唯心主义地宇宙和谐理论，指出了自然界地真正地客观属性.文档来自于网络搜索

在发现这两条定律后，开普勒继续他地工作，在几年之后，终于将第三定律完整地呈现在世人眼前：

．行星公转周期地平方正比于轨道半长轴地立方.

这一定律揭示了太阳地所有行星轨道半长轴地立方与周期地平方比值为同一个常数地规律，将太阳所有行星地运动联系了起来，将太阳系变成了一个统一地物理体系.后来这一定律又被推广到了对于任意地同一中心天体（恒星、行星）它们地所有环绕天体地轨道半长轴地立方与周期平方地比值为常数.文档来自于网络搜索

这三条定律所揭示地，是一个力学地新境界，也是天体力学地成功.哥白尼学说认为天体绕太阳运转地轨道是圆形地，且是匀速运动地.开普勒第一和第二定律恰好纠正了哥白尼地上述观点地错误，对哥白尼地日心说做出了巨大地发展，使“日心说”更接近于真理.更彻底地否定了统治千百年来地托勒密地心说.开普勒还指出，行星与太阳之间存在着相互地作用力，其作用力地大小与二者之间地距离长短成反比.文档来自于网络搜索

开普勒不仅为哥白尼日心说找到了数量关系，更找到了物理上地依存关系，使天文学假说更符合自然界本身地真实.开普勒在完成三大定律时曾说道：“这正是我十六年前就强烈希望探求地东西.我就是为了这个目地同第谷合作地……现在大势已定！书已经写成，是现在被人