Atik sou Lwa Kepler la
Èske w toujou sonje premye fwa w te monte yon machin? Lè w nan yon machin k ap deplase, ou wè tankou yon pyebwa oswa yon bilding ap deplase. Nan moman sa a, ou ta ka panse pyebwa yo oswa bilding yo ap deplase, pandan ou menm ak machin nan ap repoze. Anfèt, se ou menm ak machin nan k ap deplase, pandan pyebwa yo oswa bilding yo ap repoze. Eksperyans mouvman fo sa a fèt chak jou. Chak maten, "solèy leve" sou orizon lès la, apre sa li deplase nan direksyon lwès epi li "kouche" sou orizon lwès la nan apremidi.
Menm jan an tou, lannwit, ou souvan wè lalin nan ap deplase soti nan lès pou ale nan lwès. Èske w te janm panse oswa devine ke solèy la ak lalin nan t ap deplase otou tè a, pandan tè a te an repo?
Istwa devlopman astwonomi
Moun ki te viv nan antikite (kòmansman ane anvan Jezikri) te konsidere tou solèy la, lalin nan ak lòt kò selès yo ap deplase otou tè a, pandan tè a te an repo. Nan lòt mo, yo konsidere tè a kòm sant linivè a (jeosantrik). Sipozisyon sa a baze sou eksperyans sansoryèl limite moun yo, ki obsève solèy la, lalin nan ak zetwal yo ap deplase chak jou, pandan tè a santi l an repo. Menm jan ak lè w nan yon machin k ap deplase, ou wè kòmsi pyebwa oswa bilding ap deplase. Astwonòm grèk Claudius Ptolemaeus (100-170 AD) te fè rechèch sou sipozisyon ke tè a se sant linivè a epi li te devlope li nan dezyèm syèk AD a epi yo te kwè sa pandan 1400 ane ki te vin apre yo.
Dapre Ptolemy, tè a te nan sant sistèm solè a. Solèy la ak planèt yo antoure yon sèk (mouvman wotasyon) kote sant sèk sa a antoure tè a nan yon chemen sikilè (mouvman revolisyonè).
An 1543, astwonòm polonè Nicolaus Copernicus (1473-1543) te pwopoze yon modèl elyosantrik, kote solèy la te nan sant sistèm solè a. Planèt yo enkli tè a otou yon sèk (mouvman wotasyonèl) kote sant sèk sa a antoure solèy la nan yon chemen sikilè (mouvman revolisyonè). Copernicus te gen yon konpreyansyon ki pi avanse pase Ptolemy paske li te mete solèy la nan sant sistèm solè a. Malgre sa, Copernicus toujou itilize sèk kòm yon fòm mouvman planèt.
Deba enteresan sou modèl jeosantrik ak elyosantrik ankouraje astwonòm yo fè obsèvasyon ki pi atantif. Astwonòm nan epòk sa a te obsève kò selès yo sèlman avèk je yo, yo pa t itilize enstriman tankou teleskòp oswa jimo pou zetwal. Nan epòk sa a, yo pa t ko fabrike teleskòp la. Teleskòp ki ka itilize pou obsève kò selès yo te premye fèt pa yon syantis italyen, Galileo Galilei, an 1609. Galileo te itilize teleskòp atifisyèl li a pou obsève kò selès yo epi li te itilize done obsèvasyon li yo pou diskite ak moun ki te sipòte modèl jeosantrik la.
Yon astwonòm danwa byen koni ki te rele Tycho Brahe (1546-1601) te dènye astwonòm ki te obsève kò selès yo sèlman avèk je l. Apre li te fin obsève yo soti 1576 rive 1599, Tycho Brahe te kolabore avèk yon astwonòm alman, Johannes Kepler (1571-1630), ki te yon matematisyen tou. Kepler te asistan Tycho Brahe. Kolaborasyon ant Tycho Brahe ak Kepler pa t dire lontan paske Tycho Brahe te mouri. Apre lanmò Tycho Brahe, Kepler te itilize done astwonomik pwofesè li a te jwenn epi li te pase anviwon ventan nan lavi li ap kreye modèl matematik pou eksplike mouvman planèt yo.
Premye travay Kepler nan domèn astwonomi an, ki rele Mistè Linivè a, te pibliye an 1596. Nan liv la, li te chèche yon aliyman ant òbit planèt yo dapre obsèvasyon Copernicus ak Tycho Brahe yo. Men, Kepler pa t rive jwenn yon amoni ant modèl Copernicus ak Ptolemy te devlope yo ak rezilta obsèvasyon Tycho Brahe yo. Se poutèt sa, li te abandone modèl Ptolemaik ak Copernican yo epi li te chèche nouvo modèl. An 1609, Kepler te dekouvri ke elips yo te trè apwopriye ak rezilta obsèvasyon Tycho Brahe yo. Kepler pa itilize yon sèk ankò kòm yon fòm trajektwa kò selès yo, men elips.
Lwa Kepler la
Kepler te pwopoze lwa sa a, yon demi syèk anvan Isaac Newton te pwopoze twa lwa mouvman li yo ak lwa gravitasyon inivèsèl la.
Premye lwa Kepler a
Chemen chak planèt lè l antoure solèy la se yon elips, kote solèy la nan youn nan fokis yo.
F1 ak F.2 se pwen fokal eliptik. Solèy la nan youn nan pwen fokal yo (pa egzanp nan imaj ki chwazi a F2), planèt la a yon distans r2 soti nan F2 oswa r1 soti nan F1Si pozisyon planèt la chanje, r2 epi r1 chanje tou.
Menm si sa, r1 + r2 toujou menm bagay la. Distans a rele demi-gwo aks la epi 2a rele gwo aks la. Distans b rele demi-minè aks la epi 2b rele minè aks la. Pwen fokal elips la sitiye a distans c soti nan sant elips la, kote c2 = a2 + b2.
Fòm elips la detèmine pa eksantrisite (e) elips la, kote e = c / a. Eksantrisite yon elips varye ant 0 ak 1 (0
Si planèt la nan bout gòch elips la (sou bò gòch F1 ) , distans planèt la ak solèy la se a + c. Pwen sa a rele afelyon. Lè planèt la nan afelyon, planèt la nan distans ki pi lwen li ak solèy la. Si planèt la nan bout dwat elips la (adwat F2 ) , distans planèt la ak solèy la se ac. Pwen sa a rele perielyon. Lè planèt la nan pwen perielyon an, planèt la nan distans ki pi pre solèy la.
Dezyèm lwa Kepler a
Liy imajinè ki trase soti nan solèy la rive nan planèt la, baleye sifas egal, pandan menm entèval tan an.
Nan figi ki anba a, gen sèlman de egzanp zòn, sètadi zòn abc a ak zòn ade a. De zòn sa yo gen menm gwosè a. Pandan menm entèval tan an, liy imajinè ki konekte planèt la ak solèy la bale zòn ki gen menm mayitid la. Kidonk, lè w ap deplase soti b pou ale c (planèt la nan afelyon), vitès planèt ki pi piti a oswa planèt ki pi piti a deplase pi dousman. Okontrè, lè w ap deplase soti d pou ale e (planèt la nan peryelyon), vitès planèt ki pi gwo a oswa planèt ki pi rapid. Kidonk, vitès planèt maksimòm nan lè li nan pwen peryelyon an ak vitès planèt minimòm nan lè li nan pwen afelyon an.
Twazyèm lwa Kepler a
Rapò kare yo nan òbital peryòd nan yon planèt nan la kib nan the distans mwayèn planèt la ak solèy la (T2/r3) konstan, epi valè a se menm bagay la pou tout planèt yo. Si T1 ak T2 endike peryòd de planèt yo, r1 epi r2 reprezante distans mwayèn chak planèt ak solèy la:
