केप्लरचे नियम साहित्य
तुम्हाला आठवतंय का, तुम्ही पहिल्यांदा गाडीत बसला होतात (बाळ असताना नाही)? जेव्हा तुम्ही धावत्या गाडीत होता, तेव्हा तुम्हाला असं दिसलं की जणू काही झाडं किंवा इमारती हलत आहेत. त्यावेळी, तुम्हाला कदाचित असं वाटलं असेल की झाडं किंवा इमारती हलत आहेत, तर तुम्ही आणि गाडी मात्र स्थिर आहात. वास्तविक पाहता, तुम्ही आणि गाडी गतिमान होता, तर झाडं किंवा इमारती स्थिर होत्या. आपण प्रत्यक्षात ही भासमान गती किंवा खोटी गती दररोज अनुभवतो. दररोज सकाळी सूर्य पूर्वेकडील क्षितिजावर 'उगवतो', मग पश्चिमेकडे सरकतो आणि दुपारी पश्चिमेकडील क्षितिजावर 'मावळतो'. त्याचप्रमाणे, रात्री तुम्ही अनेकदा चंद्राला पूर्वेकडून पश्चिमेकडे सरकताना पाहता. सूर्य आणि चंद्र पृथ्वीभोवती फिरतात, पण पृथ्वी मात्र स्थिर आहे, असा विचार किंवा संशय तुम्हाला कधी आला आहे का?
प्राचीन मानवांचा (इ.स.च्या सुरुवातीच्या काळात) असाही विश्वास होता की सूर्य, चंद्र आणि इतर खगोलीय पिंड पृथ्वीभोवती फिरतात, तर पृथ्वी स्थिर राहते. दुसऱ्या शब्दांत, पृथ्वीला विश्वाचे केंद्र (भूकेंद्री) मानले जात होते. हा समज मानवी मर्यादित इंद्रियानुभवावर आधारित होता, ज्यात दररोज सूर्य, चंद्र आणि तारे फिरताना दिसत होते, तर पृथ्वी स्थिर असल्याचे मानले जात होते. हे अगदी असेच आहे जसे की तुम्ही चालत्या गाडीत असताना, तुम्हाला झाडे किंवा इमारती हलत असल्यासारखे दिसते. पृथ्वी विश्वाचे केंद्र आहे ही कल्पना दुसऱ्या शतकात ग्रीक खगोलशास्त्रज्ञ क्लॉडियस टॉलेमी (इ.स. १००-१७०) यांनी शोधून विकसित केली आणि पुढील १,४०० वर्षे त्यावर विश्वास ठेवला गेला.
टॉलेमीच्या मते, पृथ्वी सूर्यमालेच्या केंद्रस्थानी आहे. सूर्य आणि ग्रह एका वर्तुळात फिरतात (परिभ्रमण), आणि या वर्तुळाचे केंद्र पृथ्वीभोवती एका वर्तुळाकार मार्गावर फिरते (प्रदक्षिणा).
१५४३ मध्ये, पोलिश खगोलशास्त्रज्ञ निकोलस कोपर्निकस (१४७३-१५४३) यांनी सूर्यकेंद्रित प्रतिमान मांडले, ज्यानुसार सूर्यमालेच्या केंद्रस्थानी सूर्य आहे. पृथ्वीसह सर्व ग्रह एका वर्तुळाभोवती फिरतात (परिभ्रमण), आणि या वर्तुळाचे केंद्र सूर्याभोवती एका वर्तुळाकार मार्गावर फिरते (प्रदक्षिणा). कोपर्निकस यांची सूर्यमालेच्या केंद्रस्थानी सूर्याला मानणारी समज टॉलेमीपेक्षा अधिक प्रगत होती. तथापि, कोपर्निकस यांनी ग्रहांच्या कक्षांसाठी प्रतिमान म्हणून वर्तुळाचाच वापर केला.
टायको ब्राहे (१५४६-१६०१) नावाचा एक प्रसिद्ध डॅनिश खगोलशास्त्रज्ञ केवळ डोळ्यांनी खगोलीय वस्तूंचे निरीक्षण करणारा शेवटचा खगोलशास्त्रज्ञ होता. १५७६ ते १५९९ पर्यंत निरीक्षणे केल्यानंतर, टायको ब्राहेने योहान्स केप्लर (१५७१-१६३०) या जर्मन खगोलशास्त्रज्ञासोबत काम करण्यास सुरुवात केली, जो एक गणितज्ञही होता. केप्लर हा टायको ब्राहेचा सहाय्यक होता. टायको ब्राहे आणि केप्लर यांच्यातील हे सहकार्य फार काळ टिकले नाही, कारण टायको ब्राहेचा मृत्यू झाला. टायको ब्राहेच्या मृत्यूनंतर, केप्लरने आपल्या गुरूने मिळवलेल्या खगोलशास्त्रीय माहितीचा वापर करून ग्रहांच्या गतीचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी एक गणितीय मॉडेल तयार करण्यात आपल्या आयुष्यातील सुमारे वीस वर्षे घालवली.
केप्लरचा खगोलशास्त्रातील पहिला ग्रंथ, ' द मिस्टरीज ऑफ द युनिव्हर्स', १५९६ मध्ये प्रकाशित झाला. त्यात, त्याने कोपर्निकसच्या ग्रहांच्या कक्षा आणि टायको ब्राहेच्या निरीक्षणांमध्ये सुसंवाद साधण्याचा प्रयत्न केला. तथापि, कोपर्निकस आणि टॉलेमी यांनी विकसित केलेल्या प्रतिकृती आणि टायको ब्राहेच्या निरीक्षणांमध्ये सुसंवाद साधण्यात केप्लर अयशस्वी ठरला. त्यामुळे, त्याने टॉलेमी आणि कोपर्निकसच्या प्रतिकृतींचा त्याग केला आणि एक नवीन प्रतिकृती शोधण्याचा प्रयत्न केला. १६०९ मध्ये, केप्लरने शोध लावला की लंबवर्तुळ हे टायको ब्राहेच्या निरीक्षणांशी तंतोतंत जुळते. केप्लरने खगोलीय वस्तूंच्या कक्षांसाठी वर्तुळाऐवजी लंबवर्तुळाचा वापर करण्यास सुरुवात केली.
आयझॅक न्यूटनने त्याचे गतीचे तीन नियम आणि गुरुत्वाकर्षणाचा वैश्विक नियम मांडण्याच्या अर्धा शतक आधी केप्लरने हा नियम मांडला होता.
केप्लरचा पहिला नियम
सूर्याभोवती फिरताना प्रत्येक ग्रहाचा मार्गi, आकाराने लंबवर्तुळाकार, ज्याच्या एका नाभीवर सूर्य असतो.
केप्लरचा दुसरा नियम
सूर्य आणि ग्रह यांना जोडणारी एक काल्पनिक रेषा समान कालावधीत समान क्षेत्रफळ व्यापते.
केप्लरचा तिसरा नियम
आवर्तकालाच्या वर्गाचे सूर्यापासून ग्रहाच्या सरासरी अंतराच्या घनाशी असलेले गुणोत्तर (T2/r3) स्थिर आहे आणि त्याचे मूल्य सर्व ग्रहांसाठी समान आहे.
