Tsab xov xwm hais txog Kepler txoj cai lij choj
Koj puas tseem nco qab txog kev caij tsheb thawj zaug? Thaum koj nyob hauv lub tsheb uas tab tom txav mus los, koj pom zoo li tsob ntoo lossis lub tsev tab tom txav mus los. Lub sijhawm ntawd, koj yuav xav tias cov ntoo lossis cov tsev tab tom txav mus los, thaum koj thiab lub tsheb so. Qhov tseeb, koj thiab lub tsheb txav mus los, thaum cov ntoo lossis cov tsev tab tom so. Qhov kev paub txog kev txav mus los cuav no yeej muaj txhua hnub. Txhua tag kis, "hnub tuaj" ntawm lub qab ntuj sab hnub tuaj ces txav mus rau sab hnub poob thiab "poob" ntawm lub qab ntuj sab hnub poob thaum tav su.
Ib yam li ntawd, thaum hmo ntuj, koj feem ntau pom lub hli txav ntawm sab hnub tuaj mus rau sab hnub poob. Koj puas tau xav lossis kwv yees tias lub hnub thiab lub hli txav ncig lub ntiaj teb, thaum lub ntiaj teb so?
Keeb kwm ntawm kev loj hlob ntawm astronomy
Cov tib neeg uas nyob rau lub sijhawm thaum ub (thaum ntxov BC) kuj xav tias lub hnub, lub hli, thiab lwm yam lub cev saum ntuj ceeb tsheej txav mus los ncig lub ntiaj teb, thaum lub ntiaj teb so. Hauv lwm lo lus, lub ntiaj teb raug suav hais tias yog qhov chaw ntawm lub ntiaj teb (geocentric). Qhov kev xav no yog raws li kev paub txog kev xav ntawm tib neeg, uas txhua hnub saib lub hnub, lub hli, thiab cov hnub qub txav mus los, thaum lub ntiaj teb xav tias so. Zoo ib yam li nyob hauv lub tsheb txav mus los, koj pom zoo li cov ntoo lossis cov tsev txav mus los. Qhov kev xav tias lub ntiaj teb yog qhov chaw ntawm lub ntiaj teb tau tshawb fawb thiab tsim los ntawm tus kws tshawb fawb Greek Claudius Ptolemaeus (100-170 AD) hauv xyoo pua thib ob AD thiab ntseeg rau 1400 xyoo tom ntej.
Raws li Ptolemy hais, lub ntiaj teb nyob hauv nruab nrab ntawm lub hnub ci. Lub hnub thiab cov ntiaj teb nyob ib puag ncig lub voj voog (kev tig) qhov twg qhov nruab nrab ntawm lub voj voog no nyob ib puag ncig lub ntiaj teb hauv txoj kev voj voog (kev txav mus los).
Xyoo 1543, tus kws tshawb fawb txog hnub qub Polish Nicolaus Copernicus (1473-1543) tau tawm tswv yim txog tus qauv heliocentric, uas lub hnub nyob hauv nruab nrab ntawm lub hnub ci. Cov ntiaj teb suav nrog lub ntiaj teb nyob ib puag ncig lub voj voog (kev txav mus los) qhov twg qhov chaw nruab nrab ntawm lub voj voog no nyob ib puag ncig lub hnub hauv txoj kev voj voog (kev txav mus los). Copernicus muaj kev nkag siab zoo dua li Ptolemy vim nws muab lub hnub tso rau hauv nruab nrab ntawm lub hnub ci. Txawm li cas los xij, Copernicus tseem siv lub voj voog ua ib daim ntawv ntawm kev txav mus los ntawm lub ntiaj teb.
Cov kev sib cav sib ceg txog cov qauv geocentric thiab heliocentric txhawb kom cov kws saib hnub qub ua tib zoo saib xyuas. Cov kws saib hnub qub thaum lub sijhawm ntawd tsuas yog saib cov khoom saum ntuj ceeb tsheej siv lub qhov muag xwb, tsis tau siv cov cuab yeej xws li telescopes lossis lub hnub qub binoculars. Lub sijhawm ntawd, lub telescope tseem tsis tau ua. Lub telescope uas siv tau los saib cov khoom saum ntuj ceeb tsheej yog thawj zaug ua los ntawm tus kws tshawb fawb Italian, Galileo Galilei, hauv xyoo 1609. Galileo siv nws lub telescope dag los saib cov khoom saum ntuj ceeb tsheej thiab siv nws cov ntaub ntawv soj ntsuam los sib cav nrog cov neeg txhawb nqa ntawm tus qauv geocentric.
Ib tug kws tshawb fawb txog hnub qub nto moo hauv tebchaws Danish hu ua Tycho Brahe (1546-1601) yog tus kws tshawb fawb txog hnub qub kawg uas tau saib cov hnub qub siv tsuas yog lub qhov muag xwb. Tom qab saib xyuas txij xyoo 1576 txog 1599, Tycho Brahe tau koom tes nrog ib tug kws tshawb fawb txog hnub qub German, Johannes Kepler (1571-1630), uas kuj yog ib tug kws lej. Kepler yog Tycho Brahe tus pab. Kev koom tes ntawm Tycho Brahe thiab Kepler tsis ntev vim Tycho Brahe tuag. Tom qab Tycho Brahe tuag, Kepler siv cov ntaub ntawv txog hnub qub uas nws tus xib fwb tau txais thiab siv sijhawm li nees nkaum xyoo ntawm nws lub neej los tsim cov qauv lej los piav qhia txog kev txav ntawm cov ntiaj teb.
Kepler thawj txoj haujlwm hauv kev kawm txog hnub qub hu ua The Mystery of the Universe tau luam tawm xyoo 1596. Hauv phau ntawv, nws nrhiav kev sib phim ntawm cov ntiaj chaw ncig raws li Copernicus thiab Tycho Brahe cov kev soj ntsuam. Tab sis Kepler tsis pom kev sib haum xeeb ntawm cov qauv uas Copernicus thiab Ptolemy tau tsim nrog cov txiaj ntsig ntawm Tycho Brahe cov kev soj ntsuam. Yog li ntawd, nws tso tseg Ptolemaic thiab Copernican cov qauv thiab tom qab ntawd nrhiav cov qauv tshiab. Xyoo 1609, Kepler tau pom tias cov ellipses zoo heev nrog cov txiaj ntsig ntawm Tycho Brahe cov kev soj ntsuam. Kepler tsis siv lub voj voog ua ib daim ntawv ntawm txoj kev taug kev ntawm lub cev saum ntuj ceeb tsheej, tab sis ellipses.
Kepler txoj cai lij choj
Txoj cai no tau muab tso tawm los ntawm Kepler, ib nrab xyoo ua ntej Isaac Newton tau tshaj tawm nws peb txoj cai ntawm kev txav mus los thiab txoj cai ntawm kev sib tsoo thoob ntiaj teb.
Kepler txoj cai thawj zaug
Txoj kev ntawm txhua lub ntiaj teb thaum nws nyob ib puag ncig lub hnub yog ib lub ellipse, qhov twg lub hnub nyob ntawm ib qho kev tsom mus rau.
F1 thiab F2 yog cov ntsiab lus tseem ceeb elliptical. Lub hnub nyob ntawm ib qho ntawm cov ntsiab lus tseem ceeb (piv txwv li hauv daim duab xaiv F2), lub ntiaj teb nyob ntawm qhov deb ntawm r2 los ntawm F2 kub r1 los ntawm F1Yog tias lub ntiaj teb txoj hauj lwm hloov, r2 thiab r1 kuj hloov pauv.
Txawm li ntawd los, r 1 + r 2 yeej ib txwm zoo ib yam. Qhov deb a hu ua semimajor axis thiab 2a hu ua major axis. Qhov deb b hu ua semiminor axis thiab 2b hu ua minor axis. Lub ellipse qhov chaw nyob ntawm qhov deb c ntawm qhov chaw nruab nrab ntawm ellipse, qhov twg c 2 = a 2 + b 2.
Lub duab ntawm lub ellipse yog txiav txim siab los ntawm qhov eccentricity (e) ntawm lub ellipse, qhov twg e = c / a. Qhov eccentricity ntawm lub ellipse yog txij li 0 txog 1 (0
Yog tias lub ntiaj teb nyob rau sab laug kawg ntawm lub ellipse (sab laug ntawm F 1 ) ces lub ntiaj teb qhov deb mus rau lub hnub yog a + c. Qhov no hu ua aphelion. Thaum lub ntiaj teb nyob rau ntawm aphelion, lub ntiaj teb nyob rau ntawm nws qhov deb tshaj plaws ntawm lub hnub. Yog tias lub ntiaj teb nyob rau ntawm sab xis kawg ntawm lub ellipse (sab xis ntawm F 2 ) ces lub ntiaj teb qhov deb mus rau lub hnub yog ac. Qhov no hu ua perihelion. Thaum lub ntiaj teb nyob rau ntawm qhov chaw ntawm perihelion, lub ntiaj teb nyob rau ntawm qhov deb tshaj plaws ntawm lub hnub.
Kepler txoj cai thib ob
Txoj kab xav uas kos los ntawm lub hnub mus rau lub ntiaj teb, hla tawm thaj chaw sib npaug zos, rau tib lub sijhawm.
Hauv daim duab hauv qab no, tsuas muaj ob qho piv txwv ntawm thaj chaw, uas yog thaj chaw abc thiab thaj chaw ade. Ob thaj chaw no muaj tib qhov loj me. Thaum lub sijhawm sib npaug, txoj kab xav txog uas txuas lub ntiaj teb thiab lub hnub hla thaj chaw uas muaj tib qhov loj me. Yog li, thaum txav mus los ntawm b mus rau c (lub ntiaj teb nyob ntawm aphelion), qhov ceev ntawm lub ntiaj teb me dua lossis lub ntiaj teb txav qeeb dua. Ntawm qhov tsis sib xws, thaum txav mus los ntawm d mus rau e (lub ntiaj teb nyob ntawm perihelion), qhov ceev ntawm lub ntiaj teb loj dua lossis lub ntiaj teb txav sai dua. Yog li, qhov ceev siab tshaj plaws ntawm lub ntiaj teb thaum nws nyob ntawm qhov chaw perihelion thiab qhov ceev qis tshaj plaws ntawm lub ntiaj teb thaum nws nyob ntawm qhov chaw aphelion.
Kepler txoj cai thib peb
Qhov ratio ntawm cov squares ntawm cov orbital lub sij hawm ntawm ib lub ntiaj teb mus rau lub thawv muaj rau sab ntawm the qhov nruab nrab ntawm lub ntiaj teb nrog lub hnub (T2/r3) yog tas li, thiab tus nqi yog tib yam rau txhua lub ntiaj teb. Yog tias T1 thiab T2 hais lub sijhawm ntawm ob lub ntiaj teb, r1 thiab r2 sawv cev rau qhov nruab nrab ntawm txhua lub ntiaj teb ntawm lub hnub:
