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普通天文學/行星的視運動

來自華夏公益教科書,開放的書籍,為開放的世界

在 1500 年代中期日心說模型被普遍接受之前,地球被認為是已知宇宙的中心。地心宇宙模型中存在許多固有問題,導致尼古拉·哥白尼制定了一種行星和恆星運動的替代方法。其中兩個問題是某些行星(特別是火星)的視逆行運動,以及由此產生的本輪理論來彌補這個問題,以及金星發生的相位。

行星運動和本輪

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托勒密地心說模型,包含本輪。

將地球視為宇宙中心,我們太陽系中的許多行星在夜空中呈現出奇特的運動。例如,火星有時會呈現出逆行運動。由於地心模型認為我們太陽系中所有的行星都繞著地球執行,這意味著火星會不時地逆轉其軌道方向,然後再恢復。希臘天文學家托勒密試圖用本輪來解釋這種現象——即行星繞地球執行時,在地球周圍的圓周軌道之上遵循的小圓周運動。從希臘時代到啟蒙運動的天文學家透過新增額外的本輪層來彌補地心模型的缺陷,直到該系統變得如此複雜以至於幾乎無法使用。哥白尼的日心模型,將太陽放在中心,行星繞太陽執行而不是繞地球執行,消除了困擾當時天文學的許多本輪。

金星的相位

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正如所見,伽利略對金星全相位的發現表明,地球不可能位於宇宙中心。
鑑於地心模型,金星不可能是“滿月”——即完全被照亮。這是說服伽利略相信日心說的因素之一。

地心模型的另一個問題出現在觀測金星及其相對相位時:如果金星和太陽都繞地球執行,那麼金星不可能處於“滿月”相位,即完全被照亮(類似於滿月)。因此,托勒密模型只預測了金星的弦月和新月相位。然而,正如伽利略所觀察到的,情況顯然並非如此;金星呈現出月球的所有相位,這是一個由哥白尼模型預測和解釋的現象。伽利略發現了這種現象,它是最終支援日心宇宙觀的關鍵因素之一。

請注意,這只是伽利略進行的許多與古代信仰相矛盾的觀測結果之一,但這一觀測最直接地對行星繞地球執行的想法提出了質疑。

參考資料

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  • Shea, William R. 伽利略在羅馬:一個麻煩的天才的興衰。紐約:牛津大學出版社,美國,2004 年。
華夏公益教科書