提出三定律的開普勒,深深的認識到,自己需要給天體的運行定一個法則。


    而這個法則需要從簡單開始立。


    開普勒知道,雖然有三定律,但是卻不能準確反應某個天體的確切運動,需要自己去準確計算這些,把在某一時刻在哪裏以什麽樣的運動弄得十分清楚才可以。


    開普勒通過三定律得到了一個簡單的二體問題的一個方程。


    確切說是二體問題運動方程的一個積分。


    二體問題裏麵考慮的是兩個天體相互圍繞著轉,而不時一個運動另一個不動的情況。


    它反映天體在其軌道上的位置與時間t的函數關係。


    對於橢圓軌道,開普勒方程可以表示為e-esine=m,式中e為偏近點角,m為平近點角,都是從橢圓軌道的近地點開始起算,沿逆時針方向為正,e和m都是確定天體在橢圓軌道上的運動和位置的基本量。


    如果定義天體在軌道上運動的平均角速度為n ,天體過近日點的時刻為t,則對任一給定時刻t ,天體從近日點出發所走過的角度就是平近點角m=n(t-t)。


    這樣,開普勒方程給出了天體在軌道上運動的位置與時間t的關係。


    偏近點角是過橢圓上的任意一點,垂直於橢圓半長軸,交長軸外接圓的點到原點的直線與半長軸所成夾角。


    開普勒方程是一個超越方程,很難得出嚴格的分析解,但是,已經證明這個方程存在唯一解。


    如果已知某一作橢圓運動的天體的軌道要素,利用二體問題的關係式可以得到任意給定時刻t時的平近點角m,而後采用圖解法、數值法或近似迭代法求解開普勒方程得出偏近點角e,再利用二體問題的其他積分而得到t時刻天體在軌道上的坐標和速度。對於拋物線軌道和雙曲線軌道也有相應的開普勒方程。

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