የኬፕለር ሕግ

ስለ መጣጥፍ የኬፕለር ሕግ

መኪና ለመጀመሪያ ጊዜ ስትነዳ የነበረህን ትዝታ አሁንም ታስታውሳለህ? በሚንቀሳቀስ መኪና ውስጥ ስትሆን ዛፍ ወይም ሕንፃ እየተንቀሳቀሰ እንደሆነ ታስባለህ። በዚያን ጊዜ፣ አንተና መኪናው እያረፉ ሳለ፣ ዛፎቹ ወይም ሕንጻዎቹ እየተንቀሳቀሱ እንደሆነ ታስብ ይሆናል። እንዲያውም፣ ዛፎቹ ወይም ሕንጻዎቹ እያረፉ ሳለ፣ አንተና መኪናው እየተንቀሳቀሱ ነው። ይህ የውሸት እንቅስቃሴ ተሞክሮ በየቀኑ ይከሰታል። በየማለዳው፣ በምስራቅ አድማስ ላይ “ፀሐይ ትወጣለች” ከዚያም ወደ ምዕራብ ይንቀሳቀሳል እና ከሰዓት በኋላ በምዕራባዊ አድማስ ላይ “ትጠልቃለች።”

በተመሳሳይ፣ በሌሊት፣ ጨረቃ ከምሥራቅ ወደ ምዕራብ ስትንቀሳቀስ ብዙ ጊዜ ታያለህ። ምድር እረፍት ላይ እያለች ፀሐይና ጨረቃ በምድር ዙሪያ እንደሚንቀሳቀሱ አስበህ ወይም ገምተህ ታውቃለህ?

የስነ ፈለክ ጥናት እድገት ታሪክ

በጥንት ዘመን (ከክርስቶስ ልደት በፊት መጀመሪያ ላይ) የኖሩ ሰዎችም ምድር በእረፍት ላይ እያለች ፀሐይን፣ ጨረቃን እና ሌሎች የሰማይ አካላትን በምድር ዙሪያ ሲንቀሳቀሱ ያስቡ ነበር። በሌላ አነጋገር ምድር የአጽናፈ ዓለሙ ማዕከል (ጂኦሴንትሪክ) ተብላ ትቆጠራለች። ይህ ግምት የተመሠረተው በየቀኑ ፀሐይን፣ ጨረቃን እና ከዋክብትን ሲንቀሳቀሱ የሚመለከቱ የሰው ልጆች ባላቸው ውስን የስሜት ህዋሳት ተሞክሮ ላይ ሲሆን ምድር ደግሞ እረፍት ላይ እንደሆነች ይሰማታል። ልክ በሚንቀሳቀስ መኪና ውስጥ ከመሆን ጋር ተመሳሳይ በሆነ መልኩ ዛፎች ወይም ሕንፃዎች እየተንቀሳቀሱ እንደሆነ ታያለህ። ምድር የአጽናፈ ዓለሙ ማዕከል ናት የሚለው ግምት በግሪክ የሥነ ፈለክ ተመራማሪ ተመርምሮ የተዘጋጀ ነው። ክላውዲየስ ቶሌሜዎስ (ከ100-170 ዓ.ም) በሁለተኛው ክፍለ ዘመን ዓ.ም. እና ለቀጣዮቹ 1400 ዓመታት ያምን ነበር።

እንደ ቶለሚ ገለጻ፣ ምድር በፀሐይ ሥርዓት መሃል ላይ ነበረች። ፀሐይና ፕላኔቶች ክብ (የመዞሪያ እንቅስቃሴ) ይከብባሉ፤ በዚህ ክበብ መሃል ምድርን በክብ መንገድ (አብዮታዊ እንቅስቃሴ) ይከብባታል።

በ1543 የፖላንድ የሥነ ፈለክ ተመራማሪ ኒኮላስ ኮፐርኒከስ (1473-1543) ፀሐይ በፀሐይ ሥርዓት መሃል ላይ የምትገኝበትን የሄሊዮሴንትሪክ ሞዴል አቅርቧል። ፕላኔቶቹ የዚህ ክበብ መሃል ፀሐይን በክብ መንገድ (አብዮታዊ እንቅስቃሴ) የሚከብባትን ክብ (የመሽከርከሪያ እንቅስቃሴ) ዙሪያ ያለውን ምድር ያካትታሉ። ኮፐርኒከስ ፀሐይን በፀሐይ ሥርዓት መሃል ላይ ስላስቀመጠ ከቶሌሚ የበለጠ የላቀ ግንዛቤ ነበረው። ያም ሆኖ፣ ኮፐርኒከስ አሁንም ክቦችን እንደ ፕላኔቶች እንቅስቃሴ መልክ ይጠቀማል።

ስለ ጂኦሴንትሪክ እና ሄሊዮሴንትሪክ ሞዴሎች አስደሳች ክርክሮች የሥነ ፈለክ ተመራማሪዎች የበለጠ ጥንቃቄ የተሞላበት ምልከታ እንዲያደርጉ ያበረታታሉ። በዚያን ጊዜ የሥነ ፈለክ ተመራማሪዎች የሰማይ አካላትን ዓይኖች ብቻ በመጠቀም ተመልክተዋል፣ እንደ ቴሌስኮፖች ወይም የኮከብ ቢኖኩላሮች ያሉ መሳሪያዎችን አይጠቀሙም ነበር። በዚያን ጊዜ ቴሌስኮፑ አልተሰራም ነበር። የሰማይ አካላትን ለመመልከት ጥቅም ላይ ሊውል የሚችለው ቴሌስኮፕ ለመጀመሪያ ጊዜ የተሠራው በጣሊያናዊው ሳይንቲስት ጋሊሊዮ ጋሊሌይ በ1609 ነበር። ጋሊሊዮ የሰማይ አካላትን ለመመልከት አርቲፊሻል ቴሌስኮፑን ተጠቅሞ የምልከታ መረጃውን ከጂኦሴንትሪክ ሞዴሉ ደጋፊዎች ጋር ለመከራከር ተጠቅሟል።

ታዋቂው የዴንማርክ የሥነ ፈለክ ተመራማሪ ታይኮ ብራሄ (1546-1601) የሰማይ አካላትን በዓይኖች ብቻ የተመለከተ የመጨረሻው የሥነ ፈለክ ተመራማሪ ነበር። ከ1576 እስከ 1599 ድረስ ከተከታተለ በኋላ ቲኮ ብራሄ ከጀርመናዊው የሥነ ፈለክ ተመራማሪ ጆሃንስ ኬፕለር (1571-1630) ጋር ተባብሯል። ኬፕለር የቲኮ ብራሄ ረዳት ነበር። ቲኮ ብራሄ እና ኬፕለር መካከል የነበረው ትብብር ብዙም ሳይቆይ የቆየው ቲኮ ብራሄ ስለሞተ ነው። ቲኮ ብራሄ ከሞተ በኋላ ኬፕለር በመምህሩ የተገኘውን የሥነ ፈለክ መረጃ ተጠቅሞ የፕላኔቶችን እንቅስቃሴ ለማስረዳት የሂሳብ ሞዴሎችን በመፍጠር ሃያ ዓመታት ያህል ሕይወቱን አሳልፏል።

የኬፕለር በሥነ ፈለክ መስክ የመጀመሪያ ሥራው “The Mystery of the Universe” በሚል ርዕስ የታተመው በ1596 ነው። በመጽሐፉ ውስጥ፣ በኮፐርኒከስ እና በ... መሠረት በፕላኔቶች ምህዋሮች መካከል ያለውን አሰላለፍ ፈልጓል። ታይቾ ብሬየሰጡት ምልከታ። ነገር ግን ኬፕለር በኮፐርኒከስ እና በቶሌሚ በተዘጋጁት ሞዴሎች መካከል የቲኮ ብራሄ ምልከታዎች ውጤት ስምምነት ማግኘት አልቻለም። ስለዚህ የቶሌማይክ እና የኮፐርኒካን ሞዴሎችን ትቶ አዳዲስ ሞዴሎችን ፈለገ። በ1609 ኬፕለር ኤሊፕሶች ከቲኮ ብራሄ ምልከታ ውጤቶች ጋር በጣም ተስማሚ መሆናቸውን አገኘ። ኬፕለር ከአሁን በኋላ ክብን እንደ ሰማያዊ አካላት መንገድ መልክ አይጠቀምም፣ ኤሊፕሶችን ግን ይጠቀማል።

የኬፕለር ሕግ

ይህ ህግ የቀረበው አይዛክ ኒውተን ሦስቱን የእንቅስቃሴ ህጎች እና የአለም አቀፍ የስበት ህግን ከማቅረቡ ከግማሽ ምዕተ ዓመት በፊት በኬፕለር ነው።

የኬፕለር የመጀመሪያ ሕግ

የእያንዳንዱ ፕላኔት ፀሐይን ሲከበብ የሚወስደው መንገድ ፀሐይ በአንድ አቅጣጫ የምትገኝበት ሞላላ ቅርጽ ያለው መንገድ ነው።

F₁ እና ረ₂ ሞላላ ቅርጽ ያላቸው የትኩረት ነጥቦች ናቸው። ፀሐይ ከትኩረት ነጥቦች በአንዱ ላይ ትገኛለች (ለምሳሌ በተመረጠው ምስል F ላይ)₂) ፕላኔቷ በr ርቀት ላይ ትገኛለች₂ ከኤፍ₂ ወይም አር₁ ከኤፍ₁የፕላኔቷ አቀማመጥ ከተቀየረ፣ r₂ እና r₁ እንዲሁም ለውጥ።

ቢሆንም፣ አር.₁ + አር₂ ሁልጊዜም ተመሳሳይ ነው። a ያለው ርቀት ሴሚሜጀር ዘንግ እና 2a ዋናው ዘንግ ይባላል። ርቀቱ b ሴሚናር ዘንግ እና 2b ትንሹ ዘንግ ይባላል። የኤሊፕስ የትኩረት ነጥብ ከኤሊፕስ መሃል ርቀት c ላይ ይገኛል፣ እዚያም c² = ሀ² + ለ².

የኤሊፕስ ቅርፅ የሚወሰነው በኤሊፕስ ኢኮንቲኔቲቲ (e) ሲሆን፣ ኢ = c / a ነው። የኤሊፕስ ኢኮንቲኔቲቲቲ ከ0 እስከ 1 (0) ይደርሳል።

ፕላኔቷ በኤሊፕስ ግራ ጫፍ ላይ ከሆነ (በግራ በኩል ከኤፍ)₁) ከዚያም ፕላኔቷ ከፀሐይ ጋር ያላት ርቀት + ሐ ነው። ይህ ነጥብ አፌሊዮን ይባላል። ፕላኔቷ በአፌሊዮን ስትሆን ፕላኔቷ ከፀሐይ በጣም ርቃ ትገኛለች። ፕላኔቷ በኤሊፕስ ቀኝ ጫፍ ላይ ከሆነች (ከኤፍ በስተቀኝ)₂) ከዚያም ፕላኔቷ ከፀሐይ ጋር ያላት ርቀት ኤሲ ነው። ይህ ነጥብ ፔሪሄሊዮን ይባላል። ፕላኔቷ በፔሪሄሊዮን ነጥብ ላይ ስትሆን ፕላኔቷ ከፀሐይ በጣም ቅርብ በሆነ ርቀት ላይ ትገኛለች።

የኬፕለር ሁለተኛ ሕግ

ከፀሐይ ወደ ፕላኔቷ የሚሳለው ምናባዊ መስመር፣ እኩል ቦታዎችን በተመሳሳይ የጊዜ ክፍተት ያወጣል።

ከታች ባለው ስእል ውስጥ የቦታዎች ሁለት ምሳሌዎች ብቻ አሉ፤ እነሱም የኤቢሲ አካባቢ እና የአዴ አካባቢ ናቸው። እነዚህ ሁለት ቦታዎች ተመሳሳይ መጠን አላቸው። በተመሳሳይ የጊዜ ክፍተት፣ ፕላኔቷን እና ፀሐይን የሚያገናኘው ምናባዊ መስመር ተመሳሳይ መጠን ያለውን ቦታ ይጠርጋል። ስለዚህ፣ ከቢ ወደ ሐ ሲንቀሳቀስ (ፕላኔቷ በአፌሊዮን ነው)፣ የትንሿ ፕላኔት ወይም ፕላኔት ፍጥነት በዝግታ ይንቀሳቀሳል። በተቃራኒው፣ ከ d ወደ e ሲንቀሳቀስ (ፕላኔቷ በፔሪሄሊዮን ነው)፣ የትልቁ ፕላኔት ወይም ፕላኔት ፍጥነት በፍጥነት ይንቀሳቀሳል። ስለዚህ፣ በፔሪሄሊዮን ነጥብ ላይ ሲሆን ከፍተኛው የፕላኔቶች ፍጥነት እና በአፌሊዮን ነጥብ ላይ ሲሆን ዝቅተኛው የፕላኔቶች ፍጥነት።

የኬፕለር ሶስተኛ ህግ

የሬሳዎቹ ጥምርታ የምሕዋር ወቅት የአንድ ፕላኔት ወደ ኩብ የቲhe የፕላኔቷ አማካይ ርቀት ጋር ፀሐይ (ቲ)²/r³) ቋሚ ነው፣ እና እሴቱ ለሁሉም ፕላኔቶች ተመሳሳይ ነው። T ከሆነ₁ እና ቲ₂ የሁለት ፕላኔቶች ጊዜን ይግለጹ፣ r₁ እና r₂ የእያንዳንዱ ፕላኔት ከፀሐይ ያለውን አማካይ ርቀት ይወክላል፡