Articol despre Legea lui Kepler
Îți mai amintești de prima dată când ai mers cu mașina? Când ești într-o mașină în mișcare, vezi ca și cum un copac sau o clădire se mișcă. În acel moment, ai putea crede că copacii sau clădirile se mișcă, în timp ce tu și mașina sunteți în repaus. De fapt, tu și mașina vă mișcați, în timp ce copacii sau clădirile se odihnesc. Această experiență de mișcare falsă este trăită de fapt în fiecare zi. În fiecare dimineață, „răsăriturile” la orizontul estic se deplasează apoi spre vest și „apune” la orizontul vestic după-amiaza.
În mod similar, noaptea, vezi adesea luna mișcându-se de la est la vest. Te-ai gândit sau ai ghicit vreodată că soarele și luna se mișcă în jurul pământului, în timp ce pământul este în repaus?
Istoria dezvoltării astronomiei
Oamenii care au trăit în antichitate (începutul anului î.Hr.) considerau, de asemenea, soarele, luna și alte corpuri cerești mișcându-se în jurul pământului, în timp ce pământul era în repaus. Cu alte cuvinte, pământul este considerat centrul universului (geocentric). Această presupunere se bazează pe experiența senzorială limitată a oamenilor, care observă zilnic soarele, luna și stelele mișcându-se, în timp ce pământul simte că este în repaus. Similar cu a fi într-o mașină în mișcare, vezi ca și cum copacii sau clădirile s-ar mișca. Presupunerea că pământul este centrul universului a fost cercetată și dezvoltată de astronomul grec Claudius Ptolemaeus (100-170 d.Hr.) în secolul al II-lea d.Hr. și a fost crezută în următorii 1400 de ani.
Conform lui Ptolemeu, Pământul se afla în centrul sistemului solar. Soarele și planetele înconjoară un cerc (mișcare de rotație), centrul acestui cerc înconjoară Pământul într-o traiectorie circulară (mișcare de revoluție).
În 1543, astronomul polonez Nicolaus Copernicus (1473-1543) a propus un model heliocentric, în care soarele se afla în centrul sistemului solar. Planetele includ Pământul în jurul unui cerc (mișcare de rotație), unde centrul acestui cerc înconjoară soarele într-o traiectorie circulară (mișcare de revoluție). Copernicus avea o înțelegere mai avansată decât Ptolemeu, deoarece a plasat soarele în centrul sistemului solar. Cu toate acestea, Copernicus încă folosește cercurile ca o formă de mișcare planetară.
Dezbaterile incitante despre modelele geocentrice și heliocentrice îi încurajează pe astronomi să facă observații mai atente. Astronomii din acea vreme observau corpurile cerești folosind doar ochii, nu foloseau instrumente precum telescoape sau binocluri pentru stele. La acea vreme, telescopul nu fusese încă fabricat. Telescopul care poate fi folosit pentru a observa corpurile cerești a fost realizat pentru prima dată de un om de știință italian, Galileo Galilei, în 1609. Galileo și-a folosit telescopul artificial pentru a observa corpurile cerești și a folosit datele sale observaționale pentru a argumenta cu susținătorii modelului geocentric.
Un faimos astronom danez pe nume Tycho Brahe (1546-1601) a fost ultimul astronom care a observat corpurile cerești folosindu-se doar cu ochii. După ce a observat între 1576 și 1599, Tycho Brahe a colaborat cu un astronom german, Johannes Kepler (1571-1630), care era și matematician. Kepler a fost asistentul lui Tycho Brahe. Colaborarea dintre Tycho Brahe și Kepler nu a durat mult, deoarece Tycho Brahe a murit. După moartea lui Tycho Brahe, Kepler a folosit date astronomice obținute de profesorul său și a petrecut aproximativ douăzeci de ani din viață creând modele matematice pentru a explica mișcările planetelor.
Prima lucrare a lui Kepler în domeniul astronomiei, intitulată Misterul Universului, a fost publicată în 1596. În carte, el a căutat o aliniere între orbitele planetare conform observațiilor lui Copernic și Tycho Brahe . Dar Kepler nu a reușit să găsească o armonie între modelele dezvoltate de Copernic și Ptolemeu și rezultatele observațiilor lui Tycho Brahe. Prin urmare, a abandonat modelele ptolemeic și copernican și apoi a căutat noi modele. În 1609, Kepler a descoperit că elipsele erau foarte potrivite cu rezultatele observațiilor lui Tycho Brahe. Kepler nu mai folosește un cerc ca formă a traiectoriei corpurilor cerești, ci elipse.
Legea lui Kepler
Această lege a fost propusă de Kepler, cu o jumătate de secol înainte ca Isaac Newton să propună cele trei legi ale mișcării sale și legea gravitației universale.
Prima lege a lui Kepler
Traiectoria fiecărei planete atunci când înconjoară soarele este o elipsă, unde soarele se află într-unul dintre focare.
F1 și F2 sunt puncte focale eliptice. Soarele se află într-unul dintre punctele focale (de exemplu, în imaginea selectată F2), planeta se află la o distanță de r2 de la F2 sau r1 de la F1Dacă poziția planetei se schimbă, r2 și r1 schimba de asemenea.
Chiar și așa, r₁ + r₂ este întotdeauna aceeași. Distanța a se numește semiaxă majoră, iar 2a se numește axă majoră. Distanța b se numește semiaxă minoră, iar 2b se numește axă minoră. Punctul focal al elipsei este situat la distanța c față de centrul elipsei, unde c₂ = a₂ + b₂.
Forma elipsei este determinată de excentricitatea (e) a elipsei, unde e = c / a. Excentricitatea unei elipse variază de la 0 la 1 (0
Dacă planeta se află la capătul stâng al elipsei (la stânga lui F1 ) , atunci distanța planetei față de soare este a + c. Acest punct se numește afeliu. Când planeta se află la afeliu, planeta se află la cea mai îndepărtată distanță de soare. Dacă planeta se află la capătul drept al elipsei (la dreapta lui F2 ) , atunci distanța planetei față de soare este ac. Acest punct se numește periheliu. Când planeta se află în punctul de periheliu, planeta se află la cea mai mică distanță de soare.
A doua lege a lui Kepler
Linia imaginară trasată de la soare la planetă mătură suprafețe egale, în același interval de timp.
În figura de mai jos, există doar două exemple de zone, și anume zona abc și zona ade. Aceste două zone au aceeași dimensiune. În același interval de timp, linia imaginară care leagă planeta de soare mătură zona care are aceeași magnitudine. Deci, când se deplasează de la b la c (planeta se află la afeliu), viteza planetei sau planetei mai mici se deplasează mai încet. Dimpotrivă, când se deplasează de la d la e (planeta se află la periheliu), viteza planetei sau planetei mai mari se deplasează mai repede. Deci, viteza planetară maximă este atunci când se află la periheliu și viteza planetară minimă este atunci când se află la afeliu.
A treia lege a lui Kepler
Raportul pătratelor dintre orbital perioadă a unei planete la cub de the distanțele medii ale planetei implementate cu soarele (T2/r3) este constantă, iar valoarea este aceeași pentru toate planetele. Dacă T1 Si t2 Indicați perioada a două planete, r1 și r2 reprezintă distanța medie a fiecărei planete față de Soare:
