行星距离我们有多远(行星的距离)

导语：行星离我们有多远？科学家怎么知道的，一个魔幻数字揭开答案

你注意到了吗？最近天黑后，西南方向的天空中出现了两颗非常明亮的星星。它们两个的光芒一点都不逊色于月亮。靠近地平线的那一颗是金星，金星上面那一颗是木星。有的朋友很好奇，木星和金星都高高的挂在天上，科学家是怎么知道它离我们有多远的呢？我们一起来聊一聊这个有趣的话题。

开普勒行星运动三定律

1609年~1619年，德国天文学家开普勒在分析了大量天文观测资料后，总结出了太阳系行星运动的三个规律。他发现行星环绕太阳的运行轨道都是一个椭圆，而太阳就位于这个椭圆的一个焦点上（椭圆定律）；行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过的面积相等（面积定律）；行星绕太阳运行的轨道周期的平方与它们轨道半长径的立方成正比（调和定律）。

后来人们把这三条行星运动规律叫做开普勒行星运动三定律。尤其是开普勒第三定律给人们带来了很大的启发。它把行星的公转周期和行星的轨道半长径（行星到太阳的平均距离）联系了起来。行星的公转周期和行星的轨道半长径之间有这样的关系：

开普勒第三定律

根据开普勒第三定律得知：对于确定的中心天体，若选取一定的时间单位和距离单位，行星绕太阳运行的轨道周期的平方与它们轨道半长径的立方的比值是一个常数。法国的天文学家沙隆日称之为“魔幻数”。这个数字有多魔幻呢？我们来验证一下，利用它来计算八大行星到太阳的平均距离。

太阳系魔幻数k

我们把地球围绕太阳的公转周期定义为1年，即P=1年，地球到太阳的平均距离为1天文单位，即a=1天文单位。那么，这个常数（魔幻数）就是1。以年作为时间单位，木星的公转周期是12年，所以，木星的公转周期和木星到太阳的平均距离a木星的比值就是：12²/a木星³=1。通过这个式子，我们很容易计算出木星到太阳的平均距离a木星≈5.2天文单位。

木星

天文学家把地球到太阳的平均距离1.496亿公里定义为1天文单位。所以，木星到太阳的平均距离就是1.496亿×5.2≈7.78亿公里。这样的话，木星到地球的距离就是7.78-1.496≈6.3亿公里。

利用这个魔幻数字，我们可以计算出任意一颗行星到太阳的平均距离。再比如，金星的公转周期约为0.62年。因此，0.62²/a金星³=1，a金星≈0.727天文单位，即1.09亿公里。

金星和太阳

那么这个神奇的魔幻数字仅仅是针对太阳系中的八大行星吗？如果是仅此而已的话，那也算不上什么魔幻啊！只要是有个确定的中心天体，它都是适用的。例如，地球上空的同步人造卫星的轨道距离地面有多高呢？我们也可以通过这个魔幻数字计算出来。

为了计算方便，在以地球为中心天体的地月系中，月球公转周期用小时作为单位约为656小时，地月距离用万公里作为单位为38.4万公里，那么这个常数就是7.6。既然是同步卫星，那么它的自转周期为24小时，因此计算结果为4.2319万公里。注意！这是地球同步卫星到地心的距离。我们减去地球的平均半径0.6371万公里，就得出了它到地面的高度了，结果约为3.6万公里。

人造卫星

通过开普勒第三定律来计算行星之间的距离是不是很简单，也很有意思呢？你学会了吗？给大家留一个作业吧？已知海王星的公转周期为164.8年，那么它离我们有多远呢？在评论区留下你的答案吧！

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