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开普勒行星运动第三定律
14.17
考虑一颗行星以椭圆轨道绕太阳运行。若该行星绕太阳公转一周所需时间为 T,则其角速度可表示为 2π 除以 T。
作用于轨道行星上的向心力可表示为其质量、角速度的平方及其与太阳之间的平均距离的乘积。
将角速度 ω 代入后,向心力公式可表示为行星轨道周期和轨道半长轴的函数。
太阳的引力为行星绕太阳公转提供了向心力。代入并重新整理各项后,轨道周期的平方等于一个常数项与轨道半长轴的立方的乘积。
因此,行星轨道周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比。这通常被称为开普勒行星运动第三定律。比例常数涉及引力常数和太阳质量,后来牛顿提出万有引力定律时推导出了该常数。
17 世纪初,德国天文学家和数学家约翰内斯·开普勒提出了太阳系行星运动的三个定律。 1909年,他根据其祖先尼古拉斯·哥白尼和第谷·布拉赫的观察制定了最初的两条定律。 然而,1918年,他发表了行星运动第三定律,给出了行星距太阳的平均距离和绕太阳旋转所需时间之间的精确数学关系。 它指出
该定律的比例…