კეპლერის კანონის მასალა
გახსოვთ, პირველად როგორ იმგზავრეთ მანქანით (არა მაშინ, როცა ბავშვი იყავით)? როდესაც მოძრავ მანქანაში იჯექით, თითქოს ხეები ან შენობები მოძრაობდნენ. იმ დროს შეიძლება გეგონათ, რომ ხეები ან შენობები მოძრაობდნენ, მაშინ როცა თქვენ და მანქანა უძრავად იყავით. სინამდვილეში, თქვენ და მანქანა მოძრაობდით, სანამ ხეები ან შენობები უძრავად იყვნენ. ჩვენ ყოველდღიურად განვიცდით ამ აშკარა მოძრაობას ან ცრუ მოძრაობას. ყოველ დილით მზე „ამოდის“ აღმოსავლეთ ჰორიზონტზე, შემდეგ დასავლეთისკენ გადაადგილდება და შუადღისას დასავლეთ ჰორიზონტზე „ჩადის“. ანალოგიურად, ღამით ხშირად ხედავთ მთვარის მოძრაობას აღმოსავლეთიდან დასავლეთისკენ. ოდესმე გიფიქრიათ ან გიფიქრიათ, რომ მზე და მთვარე დედამიწის გარშემო მოძრაობენ, სანამ დედამიწა უძრავად არის?
უძველესი ადამიანები (ახ. წ. ადრეული პერიოდი) ასევე თვლიდნენ, რომ მზე, მთვარე და სხვა ციური სხეულები დედამიწის გარშემო ბრუნავდნენ, ხოლო დედამიწა უძრავად რჩებოდა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დედამიწა სამყაროს ცენტრად (გეოცენტრულად) ითვლებოდა. ეს ვარაუდი ადამიანის შეზღუდულ სენსორულ გამოცდილებას ეფუძნებოდა, რომელიც ყოველდღიურად აკვირდებოდა მზის, მთვარის და ვარსკვლავების მოძრაობას, ხოლო დედამიწა უძრავად აღიქმებოდა. ეს მსგავსია იმისა, როდესაც მოძრავ მანქანაში ზიხარ და ხედავ, თითქოს ხეები ან შენობები მოძრაობენ. ეს იდეა, რომ დედამიწა სამყაროს ცენტრია, ბერძენმა ასტრონომმა კლავდიუს პტოლემეოსმა (ახ. წ. 100-170 წწ.) მეორე საუკუნეში გამოიკვლია და განავითარა და მომდევნო 1400 წლის განმავლობაში სჯეროდათ.
პტოლემეოსის მიხედვით, დედამიწა მზის სისტემის ცენტრშია. მზე და პლანეტები წრეზე ბრუნავენ (ბრუნვა), ამ წრის ცენტრი კი დედამიწის გარშემო წრიულ ტრაექტორიაზე (რევოლუცია) ბრუნავს.
1543 წელს პოლონელმა ასტრონომმა ნიკოლოზ კოპერნიკმა (1473–1543) შემოგვთავაზა ჰელიოცენტრული მოდელი, რომლის მიხედვითაც მზე მზის სისტემის ცენტრშია. პლანეტები, მათ შორის დედამიწა, წრეზე ბრუნავენ (ბრუნვა), ამ წრის ცენტრი კი მზის გარშემო წრიულ ტრაექტორიაზე (რევოლუცია) ბრუნავს. კოპერნიკს პტოლემესთან შედარებით უფრო მოწინავე წარმოდგენა ჰქონდა, რომელიც მზეს მზის სისტემის ცენტრში ათავსებდა. თუმცა, კოპერნიკი კვლავ წრეებს იყენებდა პლანეტარული ორბიტების მოდელად.
ცნობილი დანიელი ასტრონომი, სახელად ტიხო ბრაჰე (1546 – 1601), იყო უკანასკნელი ასტრონომი, რომელმაც ციური ობიექტები მხოლოდ თვალის გამოყენებით დააკვირდა. 1576 წლიდან 1599 წლამდე დაკვირვებების შემდეგ, ტიხო ბრაჰე თანამშრომლობდა გერმანელ ასტრონომ იოჰანეს კეპლერთან (1571 – 1630), რომელიც ასევე მათემატიკოსი იყო. კეპლერი ტიხო ბრაჰეს ასისტენტი იყო. ტიხო ბრაჰესა და კეპლერს შორის თანამშრომლობა დიდხანს არ გაგრძელებულა, რადგან ტიხო ბრაჰე გარდაიცვალა. ტიხო ბრაჰეს გარდაცვალების შემდეგ, კეპლერმა გამოიყენა თავისი მასწავლებლის მიერ მიღებული ასტრონომიული მონაცემები და სიცოცხლის დაახლოებით ოცი წელი მიუძღვნა პლანეტების მოძრაობის ასახსნელად მათემატიკური მოდელის შექმნას.
კეპლერის პირველი ნაშრომი ასტრონომიაში, „ სამყაროს საიდუმლოებები“, 1596 წელს გამოქვეყნდა. მასში მან სცადა ჰარმონიის პოვნა კოპერნიკის პლანეტარული ორბიტებსა და ტიხო ბრაჰეს დაკვირვებებს შორის. თუმცა, კეპლერმა ვერ შეძლო ჰარმონიის პოვნა კოპერნიკისა და პტოლემეოსის მიერ შემუშავებულ მოდელებსა და ტიხო ბრაჰეს დაკვირვებებს შორის. ამიტომ, მან მიატოვა პტოლემეოსისა და კოპერნიკის მოდელები და ახალი მოდელის პოვნა სცადა. 1609 წელს კეპლერმა აღმოაჩინა, რომ ელიფსი იდეალურად ემთხვეოდა ტიხო ბრაჰეს დაკვირვებებს. კეპლერი აღარ იყენებდა წრეებს ციური სხეულების ორბიტების ფორმად, არამედ ელიფსებს.
ეს კანონი კეპლერმა წამოაყენა ნახევარი საუკუნით ადრე, სანამ ისააკ ნიუტონი წამოაყენებდა თავის სამ მოძრაობის კანონს და უნივერსალური მიზიდულობის კანონს.
კეპლერის პირველი კანონი
თითოეული პლანეტის გზა მზის გარშემო ბრუნვისასi, ელიფსური ფორმისაა, სადაც მზე ერთ-ერთ ფოკუსში მდებარეობს.
კეპლერის მეორე კანონი
წარმოსახვითი ხაზი, რომელიც მზეს პლანეტასთან აკავშირებს, დროის თანაბარი ინტერვალებით თანაბარ ფართობს გამოკვეთს.
კეპლერის მესამე კანონი
პერიოდის კვადრატის შეფარდება პლანეტისა და მზიდან საშუალო მანძილის კუბთან (T2/r3) მუდმივია და მისი მნიშვნელობა ყველა პლანეტისთვის ერთნაირია.
