第一章:异星召唤
在不久的将来,银河系边缘,蓝星联邦正处于科技飞速发展的时代,就像一个科技狂热分子,不停地探索宇宙的各个角落。然而,宇宙实在是太大了,大到联邦的科学家们虽然已经取得了很多成就,但面对浩瀚星空,依旧充满了无尽的好奇。在联邦的一座高科技天文台里,年轻的天文学家莉娅正埋头于对开普勒定律的研究。这三条定律看起来很简单,却蕴含着宇宙天体运行的深刻奥秘,就像三把隐藏着宇宙密码的钥匙。
开普勒第一定律,也就是轨道定律,告诉我们所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,而太阳则处于椭圆的一个焦点上。用数学公式表示就是frac{x^{2}}{a^{2}}+frac{y^{2}}{b^{2}} = 1。这就好比你在一张大纸上画椭圆,a是椭圆长半轴的长度,b是短半轴的长度。想象一下,太阳就像一个调皮的孩子,站在椭圆的一个焦点上,看着行星们沿着椭圆轨道欢快地奔跑。这打破了过去人们认为行星轨道是完美圆形的观念,让我们知道行星的运行轨道其实是有“个性”的,它们不是在做标准的圆形运动,而是在椭圆轨道上“跳舞”。
开普勒第二定律,又称面积定律,它指出对于任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。数学表达式为S=frac{1}{2}r^2Delta heta。你可以把行星和太阳的连线想象成一把神奇的扫帚,这把扫帚在相同的时间内扫过的面积是一样的。r是行星到太阳的距离,Delta heta是行星在这段时间内转过的角度。这意味着当行星离太阳近的时候,它就得加快速度,就像一个着急打扫房间的清洁工,因为要在相同时间内扫完相同面积;而离太阳远时,就可以慢悠悠地转,就像在公园里散步一样。
开普勒第三定律,也就是周期定律,所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次