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面積定律是是指全國科學技術名詞審定委員會公布的科技名詞。
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名詞解釋
面積定律(面積定律)一般指開普勒第二定律
開普勒行星運動第二定律,也稱面積定律,指的是太陽系中太陽和運動中的行星的連線(矢徑)在相等的時間內掃過相等的面積。
該定律是德國天文學家約翰尼斯·開普勒發現的三條開普勒定律之一。最初刊布在1609年出版的《新天文學》中,該書還指出該定律同樣適用於其它繞心運動的天體系統中。
開普勒第二定律是對行星運動軌道更準確的描述,為哥白尼的日心說提供了有力證據,並為牛頓後來的萬有引力證明提供了論據,和其他兩條開普勒定律一起奠定了經典天文學的基石。
發展簡史
丹麥天文學家第谷·布拉赫死後,留下20多年的觀測資料和一份精密星表。第谷提出了一種介於地心說和日心說之間的學說,在17世紀傳入我國,並產生重大影響。在沒有天文望遠鏡的情況下,第谷對天體方位進行了幾十年的觀測,憑藉着驚人的毅力和耐心,積累了大量的精確材料,開普勒的發現,就是通過歸納分析這些材料得出的。
開普勒認為通過對第谷的記錄做仔細的數學分析可以確定哪個行星運動學說正確的:哥白尼日心說,古老的托勒密地心說,或者是第谷本人提出的第三種學說。但是經過多年仔細的計算和研究,他發現這三種學說與第谷的星表和觀測數據都不符合。
約翰內斯·開普勒在無法用已有的行星運動理論解釋第谷的觀測資料的情況下,果斷放棄了行星作勻速圓周運動的觀念,並試圖用別的幾何圖形來解釋,經過四年的苦思冥想,也就是到了1609年他發現橢圓形完全適合這裡的要求,能做出同樣準確的解釋,於是得出了「開普勒第一定律」:火星沿橢圓軌道繞太陽運行,太陽處於兩焦點之一的位置。
當開普勒繼續研究時,「詭譎多端」的火星又將他騙了。原來,開普勒和前人都把行星運動當作等速來研究的。他按照這一方法苦苦計算了1年,卻仍得不到結果。後來他發現,火星運行速度是不勻的,當它離太陽較近時運動得較快(近日點),離太陽遠時運動得較慢(遠日點)。
開普勒發現該問題後,經過精準刻苦的計算,他發現:在橢圓軌道上運行的行星速度不是常數,而是在相等時間內,行星與太陽的連線所掃過的面積相等。這就是行星運動第二定律,又叫「面積定律」。
這兩條定律刊布在1609年出版的《新天文學》(又名《論火星的運動》)中,該書還指出兩定律同樣適用於其他行星和月球的運動。
應用領域
開普勒第二定律,或者是用幾何語言,或者是用方程,將行星的坐標及時間跟軌道參數相連結。有效解決了對於天體運動規律的解釋。在研究天體的運動中,利用牛頓的力學和開普勒三大定律的有效結合,可以預測天體的運行軌道、運動速度、旋轉周期,從而能夠預測某一時刻到天體在空間中的位置,能夠應用到天體探測、衛星發射等領域。
定律影響
開普勒定律一經確立,本輪系徹底垮台,天體運動不再無規律可循,開普勒定律成了天空世界的「法律」。後世學者尊稱開普勒為「天空立法者」。
首先,開普勒定律在科學思想上既有重要影響。其表現出的無比勇敢的創造精神和質疑精神激勵着後來的學者們勇於創新,勇於質疑。
其次,開普勒第二定律和開普勒第一定律徹底摧毀了托勒密的本輪系,把哥白尼體系從本輪的桎梏下解放出來,為它帶來充分的完整和嚴謹。從此,不須再藉助任何本輪和偏心圓就能簡單而精確地推算行星的運動。
第三,包括開普勒第二定律在內的開普勒定律使人們對行星運動的認識得到明晰概念。它證明行星世界是一個勻稱的、可以計算的系統。太陽位於每個行星軌道的焦點之一。行星公轉周期決定於各個行星與太陽的距離,與質量無關。
第四,開普勒第二定律有力的證明了日心說,進一步推翻了神創論,弘揚了科學精神,推動了時代發展。為後來牛頓萬有引力的提出奠定了基礎,提供了有力論據。
參考文獻
- ↑ 中國「漢字」從何而來?每個漢字,都是倉頡造出來的嗎?,搜狐,2022-10-01
- ↑ 書寫橫豎撇捺,展示漢字之美,搜狐,2021-01-11