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开普勒定律

Kepler's law

定义：行星运动的三条基本定律。因德国天文学家开普勒发现而得名。

学科：天文学_天体力学

相关名词：交点退行 面积定律 开普勒轨道

【延伸阅读】

开普勒定律又称“行星运动定律”，即行星围绕太阳运动的三个定律。该定律是德国天文学家约翰内斯·开普勒提出的，故名。

在发明望远镜之前的16世纪后半期，丹麦天文学家第谷·布拉赫积累了大量高精度的天文观测资料。第谷去世后，开普勒继承了这些宝贵资料，他在对大量数据进行深入分析后，陆续提出了关于行星运动的三大定律（1609年提出第一定律、第二定律，1619年提出第三定律）。

首先，开普勒发现了行星的运动轨道是椭圆的，而太阳处在椭圆的一个焦点上（第一定律）。当时人们普遍相信，行星的运动轨道是一个“完美的图形”，基本上是正圆，所以第一定律的提出极具革命性。

其次，开普勒发现了在同样时间内，太阳与行星的连线所扫过的面积都是相等的（第二定律）。这就意味着，行星距离太阳越近则运动速度越快，距离越远则运动速度越慢。

开普勒最后发现的是，任何行星的公转周期的平方，与该行星公转轨道的半长轴（椭圆长轴的一半）的立方之比是相等的（第三定律）。这就意味着，行星距离太阳越远，则公转周期越长。

开普勒定律不仅适用于太阳和行星之间，也适用于行星和卫星之间，其中第二定律，同样适用于轨道为抛物线、双曲线的彗星（它们只接近地球一次，永不复返）。另外，在近年相继发现的系外行星（太阳系以外的行星）和处于它们轨道中心的恒星之间，开普勒定律也同样适用。

英国科学家艾萨克·牛顿于1687年出版了《自然哲学的数学原理》一书。在书中，牛顿运用数学方法来解释支配自然界的规律，就物体的运动规律进行了论证，并提出了万有引力定律。开普勒定律就是万有引力定律的基础，牛顿既论证了在太阳和行星之间都有引力，又论证了开普勒定律是成立的，最终提出了万有引力定律。