拖动“离心率”,看行星轨道如何从正圆变扁;注意它靠近太阳时明显更快。
离心率越大,轨道越扁,近/远日点速度差越明显。
先猜一猜:轨道越扁,行星在离太阳最近那一点是跑得更快,还是更慢?
行星走的不是正圆,是椭圆;太阳不在圆心,而在其中一个焦点上——这就是开普勒第一定律。想看它怎么被从火星数据里抠出来,去看 火星:八年的纠缠。
轨道被切成 12 个扇形,每个扇形行星都花同样的时间走完。拖动“动画速度”看它跑——近日点那段又短又胖,远日点那段又长又瘦,可面积是一样的。
行星与太阳的连线,在相同的时间里扫过相同的面积。
先猜一猜:近日点跑得快、远日点跑得慢,那同样的时间扫过的面积会一样大吗?
走得快的地方离太阳近,走得慢的地方离太阳远——但连线扫过的面积分毫不差。这就是开普勒第二定律。详见 三大定律:把天空写成公式。
横轴是轨道半长轴、纵轴是公转周期,都取了对数,所以“T = a 的 n 次方”画出来就是一条直线。拖动“指数 n”,把这条线拧到八颗行星全都落上去。
对数坐标下,八颗行星几乎落在同一条直线上——直线的斜率就是那个 1.5。
先猜一猜:八颗行星的“周期”与“轨道大小”,真能落到同一条直线上吗?
当 n 拧到 1.50,八颗行星——从水星到海王星,跨越 78 倍的距离——全部落在同一条直线上。开普勒当年手上只有 6 颗行星的数据(水星到土星);天王星、海王星是后来才发现的,却也同样落在这条线上——这才是这条定律最厉害的地方。写成公式就是 T² ∝ a³。想读完整故事去看 三大定律:把天空写成公式。
读三大定律:把天空写成公式 → 读火星:八年的纠缠 → 读光学:眼睛、透镜与暗箱 → 读鲁道夫星表:星空的使用说明书 →