以前的时候也没怀疑过开普勒第二定律|“开普勒第二定律——面积定律”是错误的及证明
以前的时候也没怀疑过开普勒第二定律 , 学习开普勒第二定律的时候 , 看到行星在近日点的时候到太阳的距离短 , 扫过的宽度宽;行星在远日点的时候到太阳的距离长 , 扫过的宽度窄 , 想“虽然行星在近日点的时候到太阳的距离短 , 但行星速度快呀 , 扫过的面积宽呀 , 这样相等的时间内 , 在近日点扫过的面积与在远日点扫过的面积刚好相等 。 ”
文章图片
后来计算了一下 , 发现开普勒第二定律是有问题的 。
开普勒第二定律 , 也称面积定律 , 表述如下:
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 。 
文章图片
相关计算如下:
设行星A围绕太阳公转 , 在近日点的公转速度是v1米/秒,近日点到太阳的距离是r1米 , 行星在近日点公转了1秒 , 与太阳的连线扫过的面积是s1平方米 。 在远日点的公转速度是v2米/秒,远日点到太阳的距离是r2米 , 行星在远日点公转了1秒 , 与太阳的连线扫过的面积是s2平方米 。 用t表示时间 , 即t=1秒 。
以r1为半径 , 以太阳为中心画圆 , 得到一个圆 , 这个圆有周长 , 行星A处在近日点的位置在1秒内运行的距离是这个周长的几分之几 , 那行星A处在近日点的位置在1秒内扫过的面积就是这个圆面积的几分之几 。
在远日点的情况 , 道理同上 。
s1=[(v1·t)/(2π·r1)]·(π·r1^2)
=1/2·t·v1·r1
s2=[(v2·t)/(2π·r2)]·(π·r2^2)
=1/2·t·v2·r2
s1/s2=(1/2·t·v1·r1)/(1/2·t·v1·r1)
s1/s2=(v1·r1)/(v2·r2)
s1/s2=(v1/v2)·(r1/r2)①
设r2/r1=n
由定律“围绕太阳公转的所有行星 , 其公转速度的平方与其到太阳的距离的乘积是一个常量”(这个定律由开普勒第三定律通过严谨推导得来并已用相关数据验证、证明 , 本质上和开普勒第三定律是一致的 。 )得出
v^2·r=常量
(用v表示公转速度 , r表示行星到太阳的距离)
即v1^2·r1=v2^2·r2
v1^2/v2^2=r2/r1
又r2/r1=n
所以v1^2/v2^2=n
(v1/v2)^2=n
v1/v2=√n②
将②式代入①式得
s1/s2=√n·(r1/r2)③
r2/r1=n ,
r1/r2=1/n④
将④代入③式得
s1/s2=1/√n
s2=√n·s1
所以 , 可以得出一个新的定律:
行星围绕太阳公转 , 相等的1秒钟的时间内 , 行星与太阳的连线所扫过的面积之比是行星到太阳距离之比的平方根 。
(这个定律在忽略质量差别的情况下 , 对于太阳系内不同的两颗行星同样适用 。 )
文章图片
即行星围绕太阳公转 , 在甲点时到太阳的距离是在乙点时到太阳距离的n倍 , 则在1秒内 , 行星在甲点时与太阳的连线所扫过的面积是行星在乙点时与太阳连线所扫过面积的√n倍 。
说明:为什么强调“相等的时间是1秒钟” , 因为如果行星在甲点的运行时间过长 , 比如10秒、30分钟等 , 行星在甲点到太阳的距离就会发生变化 , 同样 , 行星在乙点时与太阳的距离也会发生变化 , 两者扫过的面积就无法通过“与太阳的距离”建立关联 。
在“相等的1秒时间内” , 行星在公转时到太阳的距离变化很小 , 可以看成是不变的 。
如果行星在公转时 , 以甲、乙两点为起点 , 运行“相等的时间” , 这相等的时间超过了1秒钟 , 比如 , 行星以甲点为起点运行了10分钟 , 以乙点为起点运行了10分钟 , 10分钟等于600秒 , 那么就将两者扫过的面积各分成600份 , 分别计算就好 。
- 京东|裁员不忘膈应人,这家互联网大厂送的离职礼物恶心到我了!
- iPhone14|准大学生的数码装备推荐
- 有人觉得中暑就是热出来的,吃一些退烧药就好了,这种做法 蚂蚁庄园今日答案6月28日
- 浮甘瓜于清泉,沉朱李于寒水”描述的是什么场面 蚂蚁庄园今日答案6月28日
- 个头大的车厘子比小樱桃营养价值更高,对吗 蚂蚁新村6月28日答案最新
- 位于广东省阳江市的海陵岛自然资源丰富,景色优美,该岛没有 神奇海洋6月28日答案
- 哪种水果横着切开像星星的形状 蚂蚁庄园今日答案6月29日
- 为验证人类和黑猩猩,是否会产生新的后代,科学家找来5位姑娘!
- 喜马拉雅山出现的“雪人”是何生物?目击者:智商高、攻击性强
- 为什么科学家表示人类“灭绝”的可能性极低?这些理由你赞同吗?
