“地心说”与“日心说”的比较
日心说和地心说中有关地球及其运动的观点
日心说和地心说中有关地球及其运动的观点
日心说和地心说这两种观点都是古代时期对地球及其运动的解释。
地心说认为地球位于宇宙中心，其它天体绕地球运行，而日心说则认为地球是绕太阳运行的天体之一。
下面将分别介绍两种观点的相关内容。
地心说认为，地球位于宇宙的中心，其它天体则围绕着地球旋转。
这是因为在古代时期，人们能够观测到地球上方的星空，但是却不能解释为什么星星在天空中运动，也不能解释为什么一些行星在天空中是逆着别的天体的方向转动的。
为了解释这一现象，古代科学家就提出了地球处于宇宙中心的观点。
地心说认为，地球处于宇宙中心，其它天体绕着地球旋转，这样就可以解释天体在天空中的移动和旋转方向不同的问题。
同时，地心说还解释了为什么人们的日常生活中感觉不到地球在运动，因为地球表面的一切都会跟随地球一起运动。
总的来说，日心说和地心说二者都是给人们提供了宇宙运动的解释。
在后来的科学发展过程中，人们找到了证实日心说的更充分的证据，从而验证了哥白尼观点的正确性。
但是地心说的理论也很重要，因为它是人类最早的宇宙观念之一，这种知识对人类的科学探索起到了积极的推动作用。
地心说和日心说
哥白尼眼中的天体运动
哥白尼为阐述自己关 于天体运动学说的基 本思想撰写题为《短 论》的论文。他规定 地球有三种运动：
• 一种是在地轴上的周 日自转运动
• 一种是环绕太阳的周 年运动
• 一种是用以解释二分 岁差的地轴的回转运 动。
哥白尼在他的《天体运行论 》一书中认为天体运动必须 满足以下七点： 1.不存在一个所有天体轨道 或天体的共同的中心 2.地球只是引力中心和月球 轨道的中心，并不是宇宙的 中心 3.所有天体都绕太阳运转， 宇宙的中心在太阳附近 4.地球到太阳的距离同天穹 高度之比是微不足道的 5.在天空中看到的任何运动 ，都是地球运动引起的 6.人们看到的行星向前和向 后运动，是由于地球运动引 起的 7.地球的运动足以解释人们 在空中见到的各种现象
这些天文现象主要是指： 木卫体系的发现直接说明 了地球不是唯一中心，金 星满盈的发现也暴露了托 勒密体系的错误。然而， 由于哥白尼的日心说所得 的数据和托勒密体系的数 据都不能与第谷的观测相 吻合，因此日心说此时仍 不具优势。直至开普勒以 椭圆轨道取代圆形轨道修 正了日心说之后，日心说 在于地心说的竞争中才取 得了真正的胜利。
• 古希腊天文学晚期最著 名的是亚历山大学派， 阿里斯塔克斯是这一学 派早期的代表人物。他 叙述了从日食、月食中 月球和地球的阴影比例 大小，推测出太阳实际 上比地球大得多、月球 比地球小。又由月球在 上弦和下弦间的夹角， 推测出太阳距离地球是 月球距离地球的十倍。
阿里斯塔克斯认为太阳， 月球和地球在每个月的 首个或最后的四分之一 时期内，构成了一个近 似的直角三角形。他估 计最大角约为87°。 尽管他应用的几何理论 没有错，但由于观测数 据有偏差，他得出了日 地距离是月地距离的 20倍的结论。事实上， 前者是后者的390倍。
地心说及日心说
地心说和日心说地心说和日心说【大纲】经过对日心说与地心说的比较解析，说明地心说能够存在很长时间的原因及其存在的依照，日心说的发展历程及其曲折性。
辩证的说明地心说有其值得必然之处，日心说也并非尽善尽美。
一、地心说与日心说从亚里士多德到托勒密，人们素来认为地球是宇宙的中心，所有的行星、太阳、月亮以及众恒星都围绕地球运转。
托勒密在公元 2 世纪建立了托勒密的地心说系统，直到哥白尼重建日心说系统，这个系统在西方素来占统治地位。
托勒密的地心说不是揣摩，也不是先验的坚决，更不是巫者的邪说，而是在当时社会历史背景和科学技术条件下，和当时实践水平相适应的理论。
第一，托勒密的地心说是对先人思想和学说的总结。
在他从前，欧多克索认为地球是万物的中心，提出了太阳、月亮和行星都在同心透明体中绕地球而运转的看法。
随后，天文学家阿波罗尼提出了本轮、均轮的看法，用来讲解天体和地球距离的变化。
稍后的喜帕恰斯又继承了阿波罗尼的本轮、均轮理论，并进一步用独爱圆来讲解太阳的不均匀性运动。
他还发现了岁差，编制了几个世纪内太阳和月亮的运动表以及一份包括 1000 多颗恒星地址和亮度的星表。
托勒密正是沿着欧多克索、阿波罗尼和喜帕恰斯的道路，并集古希腊天文学的大成，形成了他的完满的地心说系统。
其次，托勒密的地心说是建立在他长远观察实践的基础之上的。
他不但继承了先人积累的天象资料，而且自己作了二十多年的勤奋观察，并在此基础进步行了浩大的计算。
所以，在当时的条件下采用地心系来描绘天体运动则是很自然的，而且是吻合认识发展逻辑的。
日心说其实不是哥白尼的独创，早在古希腊时期就有个叫做阿里斯塔克的学者就提出过日心说，但由于和人们的直观感觉相差甚远而没什么大的影响。
而且，日心说还有两个致命的问题是阿里斯塔克所无力解决的。
幽默的是，哥白尼的《天体运转论》初版此后，也碰到了和当初阿里斯塔克同样的问题，这成了其他天文学家们反对日心说的原因。
第一个问题来自于人类的平常经验。
《地心说和日心说》课件
地心说在现代科学中的应用和影响
01
02
03
地理学
地心说是地理学研究的基 础，用于描述地球上物体 的位置和运动，以及地球 与其他天体的相对位置。
天文学
地心说在天文学中仍然有 一定的应用，特别是在计 算行星位置和预测天文现 象方面。
导航
地心说在航海和航空导航 中有重要应用，帮助人们 确定自己的位置和航向。
地球自转和公转
日心说认为地球不仅围绕太阳旋转 ，而且还存在自转，即地球每天绕 自身轴旋转一圈。
相对运动
日心说认为地球和其他行星相对于 太阳的运动是相对的，因此观测到 的天体运动模式应该是相对一致的 。
04
CATALOGUE
日心说的主要观点和特点
地球是球体
01
地球是一个近似于球体的天体， 与平面地球模型不同。
古希腊时期
地心说是古希腊天文学家提出的 一种宇宙模型，可以追溯到公元
前6世纪。
托勒密体系
公元2世纪，古希腊天文学家托 勒密在《天文学大成》一书中系 统地阐述了地心说的理论，这一 体系在欧洲中世纪时期占据主导
地位。
文化传播
地心说通过阿拉伯文化的传播， 影响了伊斯兰世界的天文学研究 ，并在文艺复兴时期返回欧洲， 对科学思想产生了深远的影响。
02
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地心说的主要观点和特点
地球是宇宙中心
• 地心说的核心观点是地球位于宇宙中心，并且是静止的， 其他天体都在围绕地球旋转。
天体运动规律
• 地心说认为天体运动是有规律的，并且可以用数学公式来描述。例如，行星的运动被认为遵循本轮和均轮的运动模式。
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CATALOGUE
日心说的起源和基本概念
日心说在现代科学中的应用和影响
地心说和日心说
日心说的意义
• 从理论上来讲，人们即使对哥白尼学说的知识和应用一窍不通，也会造出电视机、汽车和 现代化学厂之类的东西。但是不应用法拉第、麦克斯韦、拉瓦锡和牛顿的学说则是不可想 象的。 仅仅考虑哥白尼学说对技术的影响就会完全忽略它的真正意义。哥白尼的书对伽利 略和开普勒的工作是一个不可缺少的序幕。他俩又成了牛顿的主要前辈。是这两者 的发现 才使牛顿有能力确定运动定律和万有引力定律。 哥白尼的日心宇宙体系既然是时代的产物， 它就不能不受到时代的限制。反对神学的不彻底性，同时表现在哥白尼的某些观点上，他 的体系是存在缺陷的。哥白尼所 指的宇宙是局限在一个小的范围内的，具体来说，他的宇 宙结构就是今天我们所熟知的太阳系，即以太阳为中心的天体系统。宇宙既然有它的中心， 就必须有它的边界，哥白尼虽然否定了托勒玫的“九重天”，但他却保留了一层恒星天， 尽管他回避了宇宙是否有限这个问题，但实际上他是相信恒星天球是宇宙的“外壳”，他 仍 然相信天体只能按照所谓完美的圆形轨道运动，所以哥白尼的宇宙体系，仍然包含着不 动的中心天体。但是作为近代自然科学的奠基人，哥白尼的历史功绩是伟大 的。确认地球 不是宇宙的中心，而是行星之一，从而掀起了一场天文学上根本性的革命，是人类探求客 观真理道路上的里程碑。 哥白尼的伟大成就，不仅铺平了通向近代天文学的道路，而且开 创了整个自然界科学向前迈进的新时代。从哥白尼时代起，脱离教会束缚的自然科学和哲 学开始获得 飞跃的发展。
他的宇宙模型添加了几十个天球调节行星的 轨道。此时的他也明白，他陷入“宇宙是简 洁和谐的”不能自圆其说的无奈中。
托 勒 密
• 他指出：日、月、五大行星都在绕地球的偏心圆轨道上运转，并且各 有其轨道层次，离地球最近的第一圈轨道上是月亮，叫做月亮天。第 二圈轨道上是水星，叫做水星天。第三轨道上是金星，叫做金星天。 第四、第五、第六、第七圈轨道上依次是太阳、火星、木星、土星， 并分别叫做太阳天、火星天、木星天、土星天。这七个轨道圈中，太 阳和月亮是直接绕地球运转的。而水、金、火、木、土五大行星则都 有其本轮轨道，这五个本轮的的中心又按各自的轨道绕地球运转，本 轮中心的轨道就是均轮。 • 在托勒密的设计中，上星天以外，第八层是所谓恒星天，满天恒星都 嵌在它上面。再往外，还有三个天层，即晶莹天、最高天和净火天。 托勒密假定这些天层是诸神的居住处。这样，便得到一个在他看来是 完美无缺的宇宙体系了。托勒密得意地说：“如果要考虑在天体运动 中所观察到的不规则性，而这些不规则性却的以正常的圆周运动来加 以解释时，就不会奇怪我们所引用的许多圆圈了。”由于亚里士多德 和托勒密的声望，加上这种理论迎合了后来罗马教廷的宗教思想，地 心说整整统治欧洲达1000多年之久。
地心说与日心说
哥白尼提出的日心说，推翻 了长期以来居于宗教统治地位的 地心说，实现了天文学的根本变 革。日心说，也称为地动说，是 关于天体运动的和地心说相对立 的学说，它认为太阳是宇宙的中 木星 心，而不是地球。 地球 哥白尼努力了30年，取得了 土星 太阳 可靠的数据，提出了“日心说”， 并在临终前出版了他不朽名著 水星 《天体运行论》。
金星 火星
√
√×Leabharlann 你们想先了解 哪一个？克罗狄斯· 托勒密 地心说 判断观点 尼古拉· 哥白尼 日心说
判断观点
克罗狄斯· 托勒密（古希腊语： ΚλαύδιοςΠτολεμαῖος；拉丁语： ClaudiusPtolemaeus，约90年—168年），又译 托勒玫或多禄某，相传他生于埃及的一个希腊化 城市赫勒热斯蒂克。古希腊天文学家、地理学家 和光学家。托勒密写下一系列科学著作，当中三 部对伊斯兰世界和欧洲的科学发展有着颇大的影 响。第一部是《天文学大成》 （古希腊语： ΗμεγάληΣύνταξις，意谓“巨著”）。第二部是 《地理学指南》 ，是一部全面探讨希腊罗马地区 地理知识的典籍。而第三部是有关占星学的《四 书》 ，书中尝试改进占星术中绘制星图的方法， 以便融入当时亚里士多德的自然哲学。
√ × ×
尼古拉· 哥白尼（拉丁语：Nicolaus Copernicus，1473年2月19日－1543年5月 24日），文艺复兴时期波兰数学家、天文学 家。1473年出生于波兰，通晓多国语言，了 解经典文学，能够胜任翻译，做过执政官、 外交官，也是一名经济学家。40岁时提出了 日心说，并经过长年的观察和计算完成他的 伟大著作《天体运行论》。哥白尼的“日心 说”沉重地打击了教会的宇宙观，是唯物主 义和唯心主义斗争的伟大胜利。他用毕生的 精力去研究天文学，为后世留下了宝贵的遗 产。1543年5月24日哥白尼在弗龙堡辞世， 遗骨于2010年5月22日在波兰弗龙堡大教堂 重新下葬。
“地心说”与“日心说”之争
“地心说”与“日心说”之争——人类宇宙观的变革当看到“天外有何奥秘？”这类字眼时，我最先想起的是中学语文课本上的一篇文章《哥白尼》，文章里有这样一句话，“哥白尼的学说不止在科学史上引起了空前的革命，而且对人类的思想也是极深刻的。
”在现在的我们看来，十分简单的道理，在那个时代却像是一场腥风血雨的变革，不仅仅是科学，更是人心。
在很久以前，人类眼中闪耀着智慧之光时，就是对浩瀚天空的无限渴望。
公元前4世纪，一群希腊人得出了一个宇宙模型，即地球静止与所有行星之中，为宇宙的中心。
这个模型符合人的直觉，但是是错误的，却被大多数人接受，对人们的思想禁锢达千年之久。
到了17世纪初，政权与宗教更替的黑暗混乱时代诞生个近代科学的火种。
奇怪的丹麦贵族第谷·布拉赫通过20多年的努力收集了一套独一无二的揭示行星运动奥秘的证据，这些证据将会为冲击统治西方两千多年的思想体系提供原始证据。
之后，一个最终改变人类宇宙观的人——尼古拉·哥白尼，最初是想简化地心说里的复杂圆轨道，却经过20多年的努力改变了那个时代人们对宇宙的认识，动摇了神学的理论基础。
同时，靠占星术维持生计的约翰内斯·开普勒在为第谷·布拉赫打工时获取了大量关于行星运动的数据，当看到哥白尼的学说之后对宇宙开始了重新的思考。
最终经过了五年多的工作提出了行星运动第一定律，颠覆了屹立西方两千多年的思想，为哥白尼的日心说提供了强有力的证据。
文艺复兴时期——这一思想解放，技术革新的时代，给知识的传播以及解放思想提供了空前的机遇，也给日心说带来了生机。
在这期间，涌现出了一大批优秀的科学家，其中就有伽利略。
伽利略是一位数学教授，他用自己的实际行动打磨出望远镜的镜片，从技术层面把日心说重新带到了人们的面前，然而宗教神权的根深蒂固，使得伽利略遭受牢狱之灾，然而真理的光芒凋零，最终在伽利略蒙冤360年后获得了平反。
从哥白尼著书提出日心说到伽利略监禁后人们的普遍接受，竟然相隔百年，这说明思想上的变革不是一蹴而就的，而是漫长艰难的。
地心说被日心说推翻
地心说被日心说推翻在人类历史上，地心说和日心说是两种相互竞争的天文学理论，尤其是在15世纪和16世纪之间，这两种理论的争论达到了顶峰。
地心说主张地球是宇宙的中心，而日心说则认为太阳是宇宙的中心。
虽然地心说是古代希腊哲学家提出的观点，并得到了欧洲中世纪天主教会的支持，但日心说在科学革命时期重新得到了关注，并最终推翻了地心说。
地心说最早出现在公元前4世纪的古希腊，由亚里士多德和托勒密等天文学家提出。
根据地心说的观点，地球是宇宙的中心，其他天体，包括太阳、月亮和行星都绕着地球旋转。
这一理论在欧洲中世纪时期被广泛接受，尤其在天主教会中得到了官方的认可和支持。
地心说也被纳入到天主教的宗教教义中，成为了一种不可动摇的信仰。
然而，随着科学观念的发展和观测技术的进步，日心说的理论开始逐渐崭露头角。
日心说的最早支持者是古代希腊天文学家阿里斯塔克斯，他认为太阳是宇宙的中心，地球是围绕太阳旋转的行星之一。
然而，阿里斯塔克斯的理论并没有得到广泛接受，直到日本天文学家丰臣秀吉的时代，日心说才逐渐成为了天文学界的主流观点。
在15世纪和16世纪之间，尤其是哥白尼和伽利略等科学家的贡献，推动了日心说理论的发展和推广。
哥白尼撰写了《天体运行论》，提出了太阳是宇宙中心的观点，并通过观测和数学计算来支持自己的理论。
伽利略通过望远镜的观察结果证实了地球不是宇宙的中心，而是绕着太阳旋转的行星之一。
这些科学家们的努力和发现，打破了地心说的思维定势，给日心说理论的发展带来了重大推动力。
然而，地心说并非一蹴而就被推翻。
许多人，特别是天主教会的长期支持者，持续地坚持地心说的观点。
这导致了与科学家们之间的争论和冲突。
最终，日心说的胜利来自于观测数据的积累和日心说理论的更加准确和简洁。
地心说难以解释一些天文现象，例如行星运动的逆行和不规律性，而日心说则能够提供更好的解释。
推翻了地心说意味着科学界的一个重大突破，标志着科学思维上的进步。
它也反映了人类对于世界的认识不断深化和扩展的过程。
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“地心说”与“日心说”的比较
日月星辰每天东升西落，已成为人们熟悉的天文现象。
然而对这些现象的认识，却经历了漫长曲折的道路。
这其中涌现出来的许多观点中，最有影响力和最重要的两种就是“地心说”和“日心说”。
前者以其影响范围之广、时间之长而闻明，后者则是被大多数人人为是揭示了事实真相的学说。
一、地心说
“地心说”最早起源于古希腊，早在公元前4世纪，古希腊人变产生了各种天体绕地球运转的思想。
这种思想经过几百年时间的补充完善，到公元前2世纪，由托勒密（生于埃及，但长期生活于亚历山大城）总结前人设想，首先创立了以“地球中心说”为基础的天文学理论体系。
他设想宇宙有“九重天”，即围绕地球运转的有九个同心的球壳。
它们的顺序是：月球天，水星天，金星天，太阳天，火星天，木星天，恒星天和原动天。
如下图所示：
月球天离地球最近；太阳位于第四重天上，是主宰宇宙的灵魂；恒星如同宝石一样镶嵌在第八重天（恒星天）的天界上；最外层的原动天是神灵居住的天堂。
全部球层受原动天推动，自东向西绕地球作周日运动，每一层球壳都很厚。
地球岿然不动地处于宇宙的中心。
以上所述的就是“地心说”的主要内容。
可以看出，这一学说的思想与神学论的看法有契合之处，所以它为神权统治者所接受，独霸欧洲天文界达上千年之久。
由于教庭势力极大，鲜有人敢于否定，恐怕遭到迫害。
十三世纪时，对天文学有一些了解的西班牙卡斯提那国王阿尔方梭十世感到托勒密的体系很复杂，发了一句牢骚说：“上帝创造世界时要是能征求我的意见，那天上的秩序可能安排得更好些。
”因此被指控为异教徒，连王位也被废黜。
由此可见，正是这种强权使得错误思想得以多活几百年，严重阻碍了人们对事实真相的了解。
二、日心说
十五世纪以后，欧洲长期以来的黑暗统治开始衰弱，资本主义开始兴起，生产、商业、航海等各行各业的发展，尤其是环球航行的成功，证实了地球是一个球体，使人们对天体结构进行进一步的研究。
1543年，波兰天文学家哥白尼提出"日心说"，认为太阳静止地位于宇宙的中心，而地球和其它的行星围绕着太阳作圆周运动。
由于害怕教会的迫害，哥白尼只能秘密地传播他的学说。
后来，伽利略观测木星时，发现木星的几个卫星围绕着木星旋转，这表明其它星球不一定围绕着地球旋转。
继而开普勒修正了哥白尼的理论，用椭圆轨道取代了圆周轨道，使其很好的符合观测结果。
他们的公开支持，最终宣告了亚里士多德学说的终结。
1687年，牛顿出版了举世闻名的《原理》，在书中提出了著名的引力定律。
《原理》一书解决了物体如何在空间和时间中运动的问题万有。
人们利用他的理论，可以精确地计算星球运行的轨道。
其中哥白尼的“太阳中心说”如下图：
三、行星运动的力学模型
行星运动由行星和太阳之间的万有引力决定。
太阳受行星的引力故亦在运动，中心非固定点。
但太阳的质量比各行星大得多，所以可以把太阳视为不动，这样一来问题就得到简化。
如上图选取太阳为极点的平面极坐标系，则行星受太阳的万有引力为
22m F mu r μμ=-=- 得轨道公式为
222
22()d u mh u u mu d μϕ-+=-，即222()0d u u d h μϕ+-=
令2z u h μ
=-，则
220d z z d ϕ+=
此方程为行同谐振方程，通解为0cos()z A ϕϕ=-
A 和0ϕ为两积分常数。
代入得
022cos()u z A h h μμϕϕ=+=-+ 故021cos()
r A h μϕϕ=
+- 若令
2h p μ=，2h e A μ=，则有 01cos()p
r e ϕϕ=+-，为一圆锥曲线。
且e=0时为圆，e<1时为椭圆，e=1时为抛物线，e>1时为双曲线。
如图
而算得e = 200
12m mv r μ-〈0，轨道为椭圆，
200
12m mv r μ-=0，轨道为抛物线， 200
12m mv r μ-〉0，轨道为双曲线。
由于200
12m mv r μ-〈0意味着行星的初动能不足以做功使其从0r 处移至无穷远处。
因此，在这种情况下，行星只能在圆或椭圆轨道上运动。
实际的九大行星的偏心率e 很小，相应地轨道也为近圆的椭圆轨道。
另一方面，任取一行星和太阳组成的系统，其质心必偏向太阳，故只能是行星围着太阳转。
通过分析，“日心说”更符合实际，当然实际的行星轨道的决定要更加复杂的多。
参考文献
《理论力学原理与方法》，刘焕堂，厦门大学出版社
《万有引力和引力场》，祝瑞琪 马见慈，高等教育出版社
《大学物理（力学）》，张三慧，清华大学出版社
论文总结
通过这次小论文，我一方面是对学过的知识进行了复习，加深了印象；另一方面是初步学习了怎样写科学论文，为以后的进一步学习做准备；还认识到从事科学研究工作的艰苦和曲折。
总而言之，这次可谓是一举数得了。
理论力学学习总结
作为一门工科基础课，我从中学习了如何以牛顿力学结合微积分等知识分析解决力学问题。
学习这么课时，发现理论力学与现实生活中所见到的器具等还是有很深的联系的，许多仪器的工作原理都可以从中得到解释。
学习中也锻炼了我思考和总结的能力，对于如何分析问题有了比较明确系统的思路。
通过这门课，我有了比较大的收获。
希望这门课以后会越来越受大家欢迎。