人类对火星近几年来的研究（对火星的观测是如何挑战）

人类对火星近几年来的研究（对火星的观测是如何挑战）接下来，开普勒又发现，火星在这个椭圆轨道上并非匀速前进。距太阳远时慢些，距太阳近时则快一些。这就是“行星第二定律”：行星运行离太阳越近则运行就越快，而行星与太阳之间的连线在等时间内扫过的面积相等。这是怎么回事呢？开普勒终于想到，火星可能不是像人们相信的那样做着圆周运动。他改用各种不同的几何曲线来表示火星的运动轨迹，终于确认火星运动的轨道是个椭圆，而太阳处于椭圆的一个焦点。这一结论的推广便是“行星第一定律”，亦称“开普勒第一定律”。据说，开普勒当时十分高兴，在火星的椭圆轨道旁绘了一个得胜的天文女神像。开普勒是位天文学家，不过在当时令其出名的反而是 “占星术”。他在1594年编的一部星占历书里神奇地预告了即将出现严寒的冬天和土耳其人的入侵。占星术虽然不是真正的科学，但可以赚钱谋生。为此，开普勒后来自我解嘲：“如果占星术女儿不为天文学母亲挣面包，天文学母亲就一定要挨饿了。”开普勒其实是个哥白尼的

与东方的“荧惑”一样，火星这位行迹诡异的“战神”也在困扰着中世纪的欧洲人。统治着欧洲天文学的“地心说”认为，所有天体都绕着地球在转。可金、木、水、火、土这5颗人类已知的“行星”却不那么循规蹈矩，运动极不规则。不得已，古代西方的天文学家们只好假设每颗行星都在一个称为“本轮”的小圆形轨道上匀速转动，而本轮中心则在称为“均轮”的大圆轨道上绕地球匀速转动，这样才能解释行星的复杂运动。可是，随着时间的推移，人们还是意识到，按照这一体系推算出的行星位置与实际观测间的偏差越来越大。其中又以火星的“问题”最为突出——原因很简单，在“外行星”中火星离地球最近，最易于观察；同时火星“跑”得也比土星和木星快得多，问题最容易暴露。

虽然破绽日益明显，“地心说”仍然是中世纪欧洲的正统说法。这是因为罗马天主教会的青睐——“地心说”不仅体现了地球和人类的重要性，更重要的是给 《圣经》里的 “天堂”和 “地狱”留下了空间。出于同样原因，哥白尼提出的“日心说”饱受打压。天主教会迟至1758年才从 《禁书目录》中去掉了对于 “日心说”相关著作的禁令。

有鉴于此，在很长时间里，欧洲的天文学家们所能做的，不过是为漏洞百出的 “地心说”打上一个又一个补丁。丹麦天文学家第谷在1588年发表的 《论新天象》里公布了自己提出的新宇宙模型。首先，他斩钉截铁地宣布，“按照古人的说法和 《圣经》的启示，只能把地球安置在宇宙中心”。但在第谷的宇宙体系里，星星不再是全部围绕地球运转了。“只有太阳、月亮以及包含全部恒星的第八重天才以地球为中心而运行，五颗行星则绕太阳运行。太阳处在它们的轨道中心，它们像陪伴君王那样绕太阳作周年运动。”

由于第谷宇宙体系的问世，天文学家就可以在 “地心说”的幌子下，研究行星围绕太阳的运动规律。另外，第谷用他自己制造的大型仪器进行了大量精密的观测，留下了丰富的资料。他所测出的天体位置误差已小于2分，几乎已达到肉眼观测所能获得精度极限。第谷去世时 （1601年10月24日） 曾经感叹，“我多希望我这一生没有虚度啊！” 但这些倾注了他一生心血的资料在开普勒的手里，终于大放光彩了，正是后者的伟大工作真正使第谷一生没有虚度。

开普勒是位天文学家，不过在当时令其出名的反而是 “占星术”。他在1594年编的一部星占历书里神奇地预告了即将出现严寒的冬天和土耳其人的入侵。占星术虽然不是真正的科学，但可以赚钱谋生。为此，开普勒后来自我解嘲：“如果占星术女儿不为天文学母亲挣面包，天文学母亲就一定要挨饿了。”

开普勒其实是个哥白尼的拥趸，但他也短暂当过第谷的助手。第谷留给他的珍贵天文观察资料以火星相关的最为丰富。旨在总结行星运动规律的开普勒自然选中了火星作为突破口——“我预备征服战神玛尔斯，把他俘虏到我的星表中来，我已经为他准备了枷锁。”

在研究过程中开普勒也曾用第谷宇宙体系为基本框架来探讨这个问题，但结果毫无所获。开普勒改用自己深信不疑的哥白尼“日心说”来开展研究。谁知，按“日心说”计算出的行星位置仍然有偏差，并且差得最多的还是火星。

这是怎么回事呢？开普勒终于想到，火星可能不是像人们相信的那样做着圆周运动。他改用各种不同的几何曲线来表示火星的运动轨迹，终于确认火星运动的轨道是个椭圆，而太阳处于椭圆的一个焦点。这一结论的推广便是“行星第一定律”，亦称“开普勒第一定律”。据说，开普勒当时十分高兴，在火星的椭圆轨道旁绘了一个得胜的天文女神像。

接下来，开普勒又发现，火星在这个椭圆轨道上并非匀速前进。距太阳远时慢些，距太阳近时则快一些。这就是“行星第二定律”：行星运行离太阳越近则运行就越快，而行星与太阳之间的连线在等时间内扫过的面积相等。

后来，在经历了无数失败之后，开普勒又得出了如下结论：各行星绕太阳公转周期的平方与它们到太阳的平均距离的立方成正比。用通俗 （但不太精确）的话说，就是“行星离太阳越远，它的公转周期越长”。这就是行星第三定律。由于有了 “开普勒三大定律”，所有行星的运动与太阳紧密地联系在一起。开普勒也因此成了 “天空立法者”——“上帝创造了行星，开普勒却为行星制订了规则”。绝不能忘记的是，开普勒正是在与“战神”（火星）的恶斗中寻找到了通向真理的突破口。