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动手玩一玩

光看文字不够直观?下面三个小实验,你直接用鼠标拖动滑块——看轨道怎么变扁、看行星扫过的面积为什么总是相等、看八颗行星怎样落在同一条直线上。

🪐 实验一 · 椭圆轨道:太阳在焦点

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。

椭圆轨道:太阳在焦点

可拖动

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?

颜色含义太阳(坐在椭圆的一个焦点上)行星灰椭圆=轨道灰点=空着的另一个焦点
🧠 看明白了吗?

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

📐 实验二 · 面积定律:快慢不一样,面积一样

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。

面积定律:等时间扫等面积

可拖动

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?

颜色含义淡蓝扇形=12 块等时间的面积(每块一样大)橙扇形=当前正在扫过的那块橙点=太阳
🧠 看明白了吗?

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

📈 实验三 · 第三定律:让八颗行星排成一条线

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。

第三定律:T² ∝ a³

可拖动

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?

颜色含义红虚线=离那条直线还有多远目标直线:T² ∝ a³冷色(蓝)=装置、作用于它的一方(虚线框=系列通用约定)
🧠 看明白了吗?

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 →