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天体运行论

作者: 哥白尼

第二章 认为这些行星在黄纬上运动的圆周理论


 

于是应当认为这五颗行星的轨道都倾斜于黄道面,倾角可变并有规律,轨道面与黄道面的交线为黄道的直径。对土星、木星与火星而言,倾角以交线为轴呈现出某种振动,这与我对二分点岁差所论证的情况[Ⅲ,3]相似。然而就这三颗行星来说,振动是简单的并与视差运动有联系,即以一定周期随后者一同增减。于是,每当地球距行星最近时,即当行星于午夜过中天时,行星轨道倾角达到极大;在相反位置为极小;而平均值是在二者之间。其结果是,当行星的南或北纬度为其极限值时,在地球靠近时的行星黄纬比地球最远时大得多。根据近物看起来大于远物的原理,这种变化的唯一原因为地球的距离不相同。然而这些行星的黄纬的增减[比仅由地球距离改变所引起的]变化更大。除非它们轨道的倾角也在起伏振动,这种情况不可能出现。但是我已说过[Ⅲ,3],对振荡运动而言,应采用两个极限之间的平均值。

为了说明这些情况,令ABCD为在黄道面上以E为心的大圆。令行星轨道倾斜于大圆。

 

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FGKL为轨道的平均和永久赤纬,F在其纬度的北面极限处,而K为南限。G为交线的降交点,而L为升交点。令[行星轨道与地球大圆的]交线为BED。把BED沿直线GB和DL延长。除掉对拱点的运动外,这四个极限点不会移动。然而可以认为,行星的经度运动并非出现在FG圆的平面上,而是在与FG同心并与之倾斜的另一个圆OP上面。令这些圆周在同一条直线GBDL上相交。因此,当行星在OP圆上运转时,此圆有时与FK平面相合,由于天平动在两个方向上穿过,并且这个缘故使纬度看来在变化。

首先令行星在其黄纬为最大北纬处的O点,并距位于A的地球最近。此时行星的黄纬会按角OGF(=轨道OGP的最大倾角)而增加。它的运动为一种进退运动,这是因为按假设它与视差运动相适应。于是若地球在B,O会与F相合,并且行星黄纬看起来比以前在同一位置时为小。如果地球是在C点,它看起来会小得更多。O会跨越到它振动的最外相对部位,其纬度仅为超过北纬相减天平动的部分,即等于角OGF。随后在整个剩下的半圆CDA中,位于F附近的行星的北黄纬会增加,直至〔地球〕回到它由之出发的第一点A为止。

当行星位于南面K点附近时,如果认为地球运动是从C开始,则行星的情况和变化是一样的。但假定行星在某一交点G或L,与太阳相冲或合。尽管此时FK与OP两圆间的倾角为最大,仍察觉不出行星的黄纬,这是因为它位于两圆的一个交点。由于上述论证容易了解(我相信如此),行星的北黄纬如何由F至G减少,从G到K增加,并在穿过L往北时完全消失。

三颗外行星的情况已如上述。正如在经度上金星和水星与它们不一样,在纬度上的差异也不小,这是由于内行星轨道[与大圆]在远地点及近地点相交。此外,与外行星相似,它们在中拱点的最大倾角也由振动而变。然而内行星还呈现出一种与上述情况不同的额外的振动。可是两者都随地球运转而变,但变化情况不同。第一种振动具有下列性质。每当地球回到内行星的某一拱点时,振动以上面提到的通过远地点和近地点的固定交线为轴运转两次。其结果是,每当太阳的平均运动线是在行星近地点或远地点时,倾角达到其极大值,而在中经度区它总为极小。

在另一方面,迭加在第一种振动上的第二种振动的轴线是可动的,这与第一种振动不同。由此产生下列结果。当地球位于金星或水星的中经度区时,行星总是在轴线上,即在这种振动的交线上。当地球与行星的远地点或近地点、金星(我已谈到[Ⅵ,1],它随时向北倾斜)以及水星(向南倾斜)联成一条线时,对比起来行星[与第二振动轴]的偏离为最大。可是在这些时候,该两行星便不应有由第一或单纯赤纬形成的纬度。

于是,举例来说,假定太阳的平均运动是在金星的远地点,并且行星也在同一位置。显然可知,因为此时行星位于其轨道与黄道面的交点,它不会由于单纯赤纬或第一振动而具有纬度。但是交线或轴线是在偏心圆横向直径上的第二振动,却使行星具有最大偏离,这是因为它与通过高、低拱点的直径相交成直角。在另一方面,假设行星是在[与其远地点的]距离为一象限的两点中任何一点,并在其轨道的中拱点附近。此时这个[第二]振动的轴会与太阳的平均运动线相合。金星的最大偏离与向北偏离相加,而向南偏离由于减掉最大偏离而变小。这样一来,偏离的振动与地球的运动协调一致。

 

[早期版本:

于是,当太阳平均运动线通过行星远地点或近地点时,无论行星位于其轨道上哪一部位,它的偏离都为最大;而〔当太阳平均运动线是〕在[行星]中拱点附近,它没有偏离。]

 

为使以上论证更容易了解,重画大圆ABCD,金星或水星的轨道FGKL(它为ABC的偏心圆,并以一个平均倾角与ABC斜交),以及它们的交线FG。此线通过轨道的远地点F及近地点G(3)。为便于论证,让我们先取偏心轨道GKF的倾角为单纯的和固定的,或者取作极小值与极大值之间,例外情况为交线FG随近地点与远地点的运动而飘移。当地球是在交线上,即在A或C,并且行星也在同一线上,此时它显然没有纬度。它的整个纬度是在半圆GKF与FLG的两侧。已经谈到过[在Ⅵ,2前面],行星在该处向北或南偏离,这视圆FKG与黄道面的倾角而定。一些天文学家把行星的这种偏离叫做“倾角”,另一些人则称之为“反射角”。在另一方面,当地球是在B或D,即在行星的中拱点,则被称作“赤纬”的FKG和GLF分别为在上面或下面的相等的纬度。因此它们与前者的区别是在名称而非实质上,而在中间位置上时,甚至名称也互换了。

 

6—2

然而这些圆周的倾斜度就倾角而言比“赤纬”大。于是可以想到,这种差异是由前面谈过的〔在Ⅵ,2中〕以交线FG为轴的振动产生的。因此,当两边的交角已知时,从其差值容易求得从极小到极大的振动量。

现在设想倾斜于GKFL的另一个偏离圆。对金星而言,令它为同心圆;而后面将指出[在Ⅵ,2中],对水星来说为偏偏心圆。取它们的交线RS为振动的轴线,此轴线按下列规则在一个圆周内运动。当地球在A或B时,行星在其偏离的任一极限处,例如在T点。随着地球离开A前进,可以认为行星离T移动了相应的一段距离。与此同时,偏离圆的倾角减少了。其结果是,当地球扫过象限AB时,可以认为行星已经到达该纬度的交点,即R。然而此时两平面在振动的中点重合,并各自往相反方向运动。因此原来在南面的偏离半圆,此时向北转移。当金星进入这个半圆时,它离开南面向北移动,并由于这个振动不再转向南面。与此相似,水星在相反方向上运动,并留在南面。还有一点差异为水星不在偏心圆的一个同心圆上,而在一个偏偏心圆上振动。在说明它的黄经行度的不均匀性时我使用过一个小本轮[Ⅴ,25]。然而该处考虑它的经度时不顾纬度;此处不管它的经度而考虑纬度。它们都包含在同一运转中,并一道变化。因此,完全清楚,这两种变化可以由一个简单的运动和相同的振动产生,此运动既是偏心的也是倾斜的。除我刚才描述的外,没有其他图象。下面我将作进一步的讨论[Ⅵ,5—8]。


 




英文原词为“reflexion”。




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