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第317章 世纪精密天体测量＋牛顿力学（第5页）

作用与反作用定律：两物体间的相互作用力大小相等、方向相反。

（）万有引力定律

[

f=gfrac{__}{r}

]

f：引力大小

g：万有引力常数（xo?n·kg）

?，?：两物体的质量

r：两物体间的距离

核心应用：计算行星轨道、彗星运动、潮汐现象等。

世纪天体测量对牛顿力学的验证

（）海王星的现（年）

背景：天王星轨道观测值与牛顿力学预测存在偏差（约o角秒）。

计算：勒维耶（leverrier）和亚当斯（adas）独立计算，预测未知行星（海王星）的位置。

结果：年，柏林天文台在预测位置现海王星，证实牛顿引力理论的精确性。

（）行星轨道摄动的精确计算

拉普拉斯（pace）等人展摄动理论，计算木星、土星等对彼此轨道的影响（误差＜角秒）。

应用：预测彗星回归（如哈雷彗星，年）、解释月球轨道长期变化。

（）恒星质量的估算

通过双星系统的轨道运动（如天狼星a和b），结合牛顿力学计算恒星质量。

牛顿力学的局限性

尽管在宏观低领域极其精确，但世纪的天文观测现两个关键问题：

（）水星近日点进动（年现）

观测值：每世纪角秒。

牛顿理论预测：仅角秒（考虑其他行星摄动后）。

偏差：角秒世纪无法解释，最终由爱因斯坦广义相对论（年）修正。

（）光的传播与以太问题

牛顿力学认为：光在绝对静止的“以太”中传播。

实验矛盾：

迈克尔逊莫雷实验（年）未检测到以太风。

光行差现象（布拉德雷，年）挑战牛顿绝对时空观。

解决方案：爱因斯坦狭义相对论（o年）废除以太概念。

牛顿力学与天体测量的相互促进

|领域|牛顿力学的贡献|天体测量的反馈|

||||

|行星轨道计算|提供数学框架（开普勒定律+万有引力）。|高精度观测验证理论，现海王星。|

|恒星动力学|解释双星、星团运动。|测量恒星自行与视差，推算质量与距离。|

|彗星预测|计算椭圆抛物线轨道（如哈雷彗星）。|观测确认回归周期，验证引力理论。|

|地球自转研究|解释岁差、章动（月球引力导致地轴摆动）。|通过恒星位置变化测量地轴移动（约o角秒年）。|

现代视角下的牛顿力学

适用范围：宏观低（度远低于光，弱引力场）物体运动，仍是工程学、航天动力学的基础。

越牛顿：

高领域→狭义相对论（e=c）。

强引力场→广义相对论（时空弯曲解释水星进动）。

微观世界→量子力学。

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