开普勒第二定律:同一把“面积尺”
把行星拖到椭圆轨道上的任意位置。蓝色和金色扇形分别代表前、后两个相等的时间间隔,它们的面积始终相等。
看哪里? 在两个相等的时间格里,靠近近日点时行星走过的弧段更长,远日点时弧段更短;但从太阳这个焦点量出去的两块扇形,面积没有变。
S₁ = S₂ = ½ab·ΔM ΔM 相同,就对应相同时间
现在位于近日点附近:速度最大,轨道弧段最长。
距太阳 r
相对速度
两段扫掠面积
别把“弧长相等”当成定律
行星受到太阳引力,离太阳近时拉得更强,因而运动更快;离太阳远时运动更慢。所以相同时间内,沿轨道走出的长度本来就不相等。开普勒第二定律比较的不是弧长,而是太阳—行星连线扫出的面积。
读图结论
前一段面积 S₁ 与 后一段面积 S₂ 相等。把行星拖到远日点附近再看,扇形会“又窄又长”,但面积关系仍不变。