»  物理  2010-07-14 行星漫谈(简体)

 

行星漫谈(简体江铭辉五梦网
一、行星
行星(Planet)它源出于希腊文Planetai,意指“流浪者”,这个字最初是用来与天体众多的固定不动的恒星(Star)区分的。早期的天文观察者早就知道了七个这种星球,那是:太阳、月亮、水星、金星、火星、木星、土星,其中土星一直被认为是天体的尽头。
一直到我们接受了哥白尼(N. Copernicus,波兰人,公元1473~1543年)的日心学说,才把太阳踢除在行星行列增加了地球为行星之一,而将月亮看做地球的卫星,天王星在1781年被赫歇耳(F.W. Herschel,1738~1822)发现,海王星在1846年也被亚当斯(J.C. Adams,1876~1956)发现,冥王星则一直到1930年才被汤博(C.W. Tombaugh,1906~?)发现,完成了太阳系的9个主要行星表。至于九大行星以外,位于火星与木星之间,数以千计的小行星,则早于1801年最大的一颗小行星,谷神(ceres)星就被皮亚齐(G. Piazzi,1746~1826)发现。(图1)。
  
图1:太阳系诸行星与太阳的位置
这些行星的分类,可以用它比地球较近太阳或较远太阳,而分为较近的行星(或地内行星)及较远的行星(或地外行星)它们的分类如下:
1.地内行星:水星、金星;2.地球;3.地外行星:火星、小行星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。
 
二、行星运行无法解释的现象
 
今日我们知道行星皆以近乎圆形的轨道,由西至东绕太阳运行。但是早期希腊的天文学家,他们的观念是众星皆绕地球运行。虽然也有像阿利斯塔修斯(Aristarchus,希腊人)等有远见的人,提出“日心地动学说”,但不为人们所接受。希腊人仍然认为地球才是宇宙的中心,所有星球应该绕地球运行才对。
许多的希腊科学家如尤多克萨斯(Eudoxus of Cnidus,希腊人,公元前四世纪),亚理斯多德(Aristotle,希腊人,公元前384~322年)都以地球为中心,提出同心球体系或类似同心球的水晶球理论,尝试说明整个宇宙的现象。
但是以地球为中心的诸星球绕地球运动中,最无法解释的天象有二:一是行星时亮时暗的现象,其次是从地球上看去,行星就时而顺行,时而逆行,时而发生停滞的现象。
 
图2-a:“地外行星”的逆行图,由图中地球与火星相关位置,可看出在地球上可看到火星逆行现象
 
图2-b1956年左右,火星的运行路径,从图中我们很明显可看到火星逆行的现象。
图2:如以地球为中心,观看行星运动规迹,则会看到行星逆行并以螺旋状行进。
 
以“火星”为例,如图2-a中的1至5,我们很容易看出火星逆行的过程与原因。在图中的1~2地球与火星皆由西向东运行。但在2~3地球仍向东运行,但地球上的人,却看到火星在逆行。这是对地外行星的现象。同样的道理,我们也可看到水星和金星也会有逆行现象,只是我们把图中的地球轨道换成金星轨道,火星轨道换行地球轨道罢了。
总之,只要我们站在地球上,观测地球以外的行星运行就会看到行星以螺旋状行进。
 
三、阿波罗尼奥斯的本轮、均轮学说
 
为了解释这种天象,阿波罗尼奥斯放弃亚里士多德“水晶球”理论,提出“本轮”和“均轮”学说。如图3,阿波罗尼奥斯以地球为中心的圆叫做均轮,而以均轮上的点作中心的圆叫做本轮。行星“P”沿着本轮作匀速运行,而本轮中心“O”则沿着均轮围绕地球作均速圆周运动。这样一来,从地球上看去,行星会时而顺行,时而逆行,时而发生停滞的现象,以及有时较亮有时较暗,也完全能自圆其说,圆满解释清楚。
  
图3:阿波罗尼奥斯对行星绕地球提出本轮与均轮学说,以符合在地球上观测行星运行的实际纪录。
 
四、托勒密地球中心的宇宙系统
 
阿波罗尼奥斯的本轮与均轮理论的精华被托勒密(ptolemy)发扬光大创造一套完整的地心体系理论,他说:(1)地球位于宇宙中心静止不动;(2)每个行星和月亮都在本轮上均速转动,本轮中心则沿均轮运转,只有太阳直接在均轮上均速绕地球转动,地球不在各个均轮的圆心上而是偏离一段距离;(3)水星和金星的本轮中心位于地球与太阳的联机上,这一联机一年中绕地球转一周,火星、木星、土星到它们各自的本轮中心的直线总是与地球─太阳联机平行,这三颗行星每年绕各自的本轮中心转一周;(4)携带所有恒星的“恒星天”每天绕地球自东向西转一周;(5)日、月、行星除上述运转外,还与恒星天一起,每天绕地球自东向西转一周(图4)。
  
图4:托勒密地球中心的宇宙系统
 

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