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约翰内斯·开普勒:行星运动都听他的话

2015-7-15 11:32:22腾讯科学 【字体:

约翰内斯·开普勒:行星运动都他的话

2015年04月15日15:19

[摘要]约翰内斯·开普勒,德国天文学家、数学家,十七世纪科学革命的关键人物,提出了描述行星运动的开普勒定律。

 

约翰内斯·开普勒:行星运动都听他的话

 

开普勒定律描述了行星的运动

约翰内斯·开普勒(德语:Johannes Kepler ,1571年12月27日-1630年11月15日),德国天文学家、数学家,十七世纪科学革命的关键人物。他最为人知的成就为描述行星运动的开普勒定律。

早年生活

约翰内斯·开普勒于1571年,那时,开普勒家族的家业已经开始衰落。他在很早的年纪就接触到并喜欢上了了天文学,而这种喜欢贯穿了他的一生。在他6岁时,他看到了1577年的大彗星,在他9岁时,他观察到了另外一次天文事件——1580年的月食,在日记里,他写道月亮“看起来非常红”。

 

约翰内斯·开普勒:行星运动都听他的话

 

开普勒在小时候看过的1577年大彗星吸引了全欧洲天文学家们的注意

1589年,离开文法学校、拉丁学校以及毛尔布劳恩的神学院之后,开普勒进入了图宾根大学的图宾根神学院。

在一次学生辩论中,他从理论和神学两个角度捍卫日心说,坚称太阳是宇宙动力的主要来源。在他学业将要结束之际,开普勒被推荐担任格拉茨新教学校(后来成为格拉茨大学)的数学与天文学教师。他于1594年4月接受了该职位,时年23岁。

研究经历

开普勒的第一部主要天文学作品——《宇宙的神秘》是第一部捍卫哥白尼学说、公开发表的作品。开普勒声称这部作品的缘由是在格拉茨教学时意识到,黄道十二宫中土星和木星的定期相遇,这很可能是因为多边体按照规定的比率与一个内切圆和外切圆相连,从而由此发展出宇宙的几何基础。

1600年,开普勒来到第谷的新天文台所在地。开普勒以客人的身份在这里住了两个月,分析了第谷的一些火星发现。

1601年第谷出逝世,开普勒被委任成为他的继任者,作为皇家数学家负责完成第谷未完成的工作。接下去作为皇家数学家的11年是开普勒一生中最为多产的时间。

1604年10月,出现了一颗明亮的新晚星(超新星1604),但是开普勒不信谣言,直至他亲眼看到了这颗晚星。他开始系统的观察这颗新星。直到今天,我们还可以观测到这颗超新星爆发之后残留的遗迹。

主要成就

开普勒对天文学的主要贡献是提出了开普勒定律,用来描述行星运动。他于1609年在他出版的《新天文学》科学杂志上发表了关于行星运动的两条定律,又于1618年,发现了第三条定律。

 

约翰内斯·开普勒:行星运动都听他的话

 

开普勒定律示意图

开普勒的三条行星运动定律改变了整个天文学,彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系,完善并简化了哥白尼的日心说。

开普勒第一定律,也称椭圆定律、轨道定律:每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点中。

开普勒第二定律,也称等面积定律:在相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。

开普勒第三定律,也称周期定律:各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。

后世纪念

德国作曲家保罗·欣德米特(P. Hindemith)写了一部关于开普勒的歌剧——《世界的和谐》,以及一首源于该歌剧音乐的同名交响乐。

在新西兰的峡湾国家森林公园,也有一座群山以开普勒命名,称为“开普勒山”。

 

约翰内斯·开普勒:行星运动都听他的话

 

开普勒望远镜

2009年美国宇航局将新的空间望远镜命名为“开普勒望远镜”,其任务主要用来搜寻系外行星。迄今为止,“开普勒望远镜”已确认了130多个系外行星和发现了超过2700颗候选行星。

 



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