天文學家和數學家約翰內斯·開普勒(Johannes Kepler,1571-1630)發展了他關于軌道上任何兩個物體的行星運動的三個定律,如果這兩個物體是恒星和行星,那就沒有什么區別了,彗星或小行星。這對空間中任何兩個相對較大的物體來說都是如此。開普勒定律改變了人類研究天體運動的方式。下面的例子可以用來證明每一個比率相對于開普勒第三定律的性質。如果P1代表行星A的軌道周期和R1代表行星A~s的半長軸;P2代表行星B~s的軌道周期,R2代表行星B~s的半長軸;則(P1)2/(P2)2的比值,即每個行星~s軌道周期的平方,等于(R1)3/(R2)3的比值,即每個行星的半長軸的立方。因此,作為一個表達式,開普勒~s第三定律表明(P1)2/(P2)2=(R1)3/(R2)3。開普勒第三定律可以用時間和距離來概括,而不是比率或比例。當行星、彗星或小行星離太陽越來越近時,它們的速度會增加;當行星、彗星或小行星離太陽越遠時,它們的速度就會降低。因此,一個物體的速度增加與另一個物體的速度增加相似,當考慮到它們的兩個距離(它們的半長軸)時這就是為什么水星,最里面的行星,旋轉得那么快,而冥王星,以前被認為是最外層的行星,旋轉得如此緩慢。在一個使用水星和冥王星的真實例子中,請注意較大的數字是冥王星的,記住(P1)2/(P2)2=(R1)3/(R2)3。在這種情況下,(0.240)2/(249)2=(0.39)3/(40)3。因此,9.29 x 10-7=9.26 x 10-7。水星總是離太陽很近,所以它的速度很快。冥王星總是遠離太陽,所以它的速度很慢,但兩個物體的速度都不是恒定的。即使水星離太陽很近,冥王星也很遙遠,但它們都有增加和降低速度的軌道周期。不管怎樣不同之處在于,每個行星軌道周期的平方與每個行星的半長軸的立方成正比。
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