કેપ્લરના કાયદાની સામગ્રી
શું તમને યાદ છે કે તમે પહેલી વાર કારમાં સવારી કરી હતી (નાના હતા ત્યારે નહીં)? જ્યારે તમે ચાલતી કારમાં હતા, ત્યારે તમે જોયું કે વૃક્ષો અથવા ઇમારતો હલનચલન કરી રહી છે. તે સમયે, તમે વિચાર્યું હશે કે વૃક્ષો અથવા ઇમારતો હલનચલન કરી રહી છે, જ્યારે તમે અને કાર સ્થિર હતા. વાસ્તવમાં, તમે અને કાર હલનચલન કરી રહ્યા હતા, જ્યારે વૃક્ષો અથવા ઇમારતો સ્થિર હતા. આપણે ખરેખર દરરોજ આ સ્પષ્ટ ગતિ અથવા ખોટી ગતિનો અનુભવ કરીએ છીએ. દરરોજ સવારે સૂર્ય પૂર્વ ક્ષિતિજ પર "ઉગે છે", પછી પશ્ચિમ તરફ જાય છે અને બપોરે પશ્ચિમ ક્ષિતિજ પર "અસ્ત" થાય છે. તેવી જ રીતે, રાત્રે, તમે ઘણીવાર ચંદ્રને પૂર્વથી પશ્ચિમ તરફ ફરતો જોશો. શું તમે ક્યારેય વિચાર્યું છે કે શંકા કરી છે કે સૂર્ય અને ચંદ્ર પૃથ્વીની આસપાસ ફરે છે, જ્યારે પૃથ્વી સ્થિર છે?
પ્રાચીન માનવીઓ (પ્રારંભિક ઈ.સ.) પણ માનતા હતા કે સૂર્ય, ચંદ્ર અને અન્ય અવકાશી પદાર્થો પૃથ્વીની આસપાસ ફરે છે, જ્યારે પૃથ્વી સ્થિર રહે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, પૃથ્વીને બ્રહ્માંડનું કેન્દ્ર (ભૂકેન્દ્રીય) માનવામાં આવતી હતી. આ ધારણા મર્યાદિત માનવ સંવેદનાત્મક અનુભવ પર આધારિત હતી, જે દરરોજ સૂર્ય, ચંદ્ર અને તારાઓને ગતિશીલતાનું અવલોકન કરતી હતી, જ્યારે પૃથ્વીને સ્થિર માનવામાં આવતી હતી. તે જ્યારે તમે ચાલતી કારમાં હોવ ત્યારે વૃક્ષો અથવા ઇમારતો ગતિશીલ હોય તેવું જોતા હોય તેના જેવું જ છે. પૃથ્વી બ્રહ્માંડનું કેન્દ્ર છે તે વિચારનું સંશોધન અને વિકાસ ગ્રીક ખગોળશાસ્ત્રી ક્લાઉડિયસ ટોલેમી (૧૦૦-૧૭૦ ઈ.સ.) દ્વારા બીજી સદી ઈ.સ.માં કરવામાં આવ્યો હતો અને આગામી ૧,૪૦૦ વર્ષ સુધી માનવામાં આવતો હતો.
ટોલેમીના મતે, પૃથ્વી સૌરમંડળના કેન્દ્રમાં છે. સૂર્ય અને ગ્રહો એક વર્તુળ (પરિભ્રમણ) માં ભ્રમણ કરે છે, અને આ વર્તુળનું કેન્દ્ર પૃથ્વીની આસપાસ ગોળાકાર માર્ગ (ક્રાંતિ) માં ભ્રમણ કરે છે.
૧૫૪૩ માં, પોલિશ ખગોળશાસ્ત્રી નિકોલસ કોપરનિકસ (૧૪૭૩-૧૫૪૩) એ સૂર્યકેન્દ્રીય મોડેલનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો, જેમાં સૂર્ય સૌરમંડળના કેન્દ્રમાં છે. પૃથ્વી સહિત ગ્રહો એક વર્તુળ (પરિભ્રમણ) ની આસપાસ ફરે છે, આ વર્તુળનું કેન્દ્ર સૂર્યની આસપાસ ગોળાકાર માર્ગ (ક્રાંતિ) માં ફરે છે. કોપરનિકસ પાસે ટોલેમી કરતાં વધુ અદ્યતન સમજ હતી, જેમાં સૂર્યને સૌરમંડળના કેન્દ્રમાં મૂકવામાં આવ્યો હતો. જો કે, કોપરનિકસ હજુ પણ ગ્રહોની ભ્રમણકક્ષા માટે વર્તુળોનો ઉપયોગ મોડેલ તરીકે કરતા હતા.
ડેનિશ ખગોળશાસ્ત્રી ટાયકો બ્રાહે (૧૫૪૬ - ૧૬૦૧) છેલ્લા ખગોળશાસ્ત્રી હતા જેમણે ફક્ત આંખનો ઉપયોગ કરીને અવકાશી પદાર્થોનું અવલોકન કર્યું હતું. ૧૫૭૬ થી ૧૫૯૯ સુધી અવલોકનો કર્યા પછી, ટાયકો બ્રાહે જર્મન ખગોળશાસ્ત્રી જોહાન્સ કેપ્લર (૧૫૭૧ - ૧૬૩૦) સાથે સહયોગ કર્યો, જે ગણિતશાસ્ત્રી પણ હતા. કેપ્લર ટાયકો બ્રાહેના સહાયક હતા. ટાયકો બ્રાહે અને કેપ્લર વચ્ચેનો સહયોગ લાંબો સમય ટકી શક્યો નહીં કારણ કે ટાયકો બ્રાહેનું અવસાન થયું. ટાયકો બ્રાહેના મૃત્યુ પછી, કેપ્લરે તેમના શિક્ષક દ્વારા મેળવેલા ખગોળશાસ્ત્રીય ડેટાનો ઉપયોગ કર્યો અને તેમના જીવનના લગભગ વીસ વર્ષ ગ્રહોની ગતિ સમજાવવા માટે ગાણિતિક મોડેલ બનાવવામાં વિતાવ્યા.
ખગોળશાસ્ત્રમાં કેપ્લરનું પહેલું કાર્ય, ધ મિસ્ટ્રીઝ ઓફ ધ યુનિવર્સ, ૧૫૯૬ માં પ્રકાશિત થયું હતું. તેમાં, તેમણે કોપરનિકસના ગ્રહોની ભ્રમણકક્ષાઓ અને ટાયકો બ્રાહેના અવલોકનો વચ્ચે સુમેળ શોધવાનો પ્રયાસ કર્યો. જોકે, કેપ્લર કોપરનિકસ અને ટોલેમી દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલા મોડેલો અને ટાયકો બ્રાહેના અવલોકનો વચ્ચે સુમેળ શોધવામાં નિષ્ફળ ગયા. તેથી, તેમણે ટોલેમિક અને કોપરનિકન મોડેલોને છોડી દીધા અને એક નવું મોડેલ શોધવાનો પ્રયાસ કર્યો. ૧૬૦૯ માં, કેપ્લરે શોધ્યું કે અંડાકાર ટાયકો બ્રાહેના અવલોકનો સાથે સંપૂર્ણ રીતે મેળ ખાય છે. કેપ્લર હવે અવકાશી પદાર્થોની ભ્રમણકક્ષાના આકાર તરીકે વર્તુળોનો ઉપયોગ કરતા નહોતા, પરંતુ લંબગોળનો ઉપયોગ કરતા હતા.
આઇઝેક ન્યૂટને ગતિના ત્રણ નિયમો અને ગુરુત્વાકર્ષણના સાર્વત્રિક નિયમ રજૂ કર્યા તેના અડધી સદી પહેલા કેપ્લરે આ નિયમ રજૂ કર્યો હતો.
કેપ્લરનો પહેલો નિયમ
દરેક ગ્રહનો સૂર્યની આસપાસ ફરવાનો માર્ગi, લંબગોળ આકાર, જ્યાં સૂર્ય એક કેન્દ્ર પર સ્થિત છે.
કેપ્લરનો બીજો નિયમ
સૂર્યને ગ્રહ સાથે જોડતી એક કાલ્પનિક રેખા સમાન સમય અંતરાલો દરમિયાન સમાન ક્ષેત્રોને આવરી લે છે.
કેપ્લરનો ત્રીજો નિયમ
સૂર્યથી ગ્રહના સરેરાશ અંતરના ઘન સાથે સમયગાળાના વર્ગનો ગુણોત્તર (T2/r3) સ્થિર છે અને તેનું મૂલ્ય બધા ગ્રહો માટે સમાન છે.
