Статья о Закон Кеплера
Вы еще помните свои первые впечатления от поездки на автомобиле? В движущемся автомобиле кажется, будто дерево или здание движутся. В тот момент вам может казаться, что деревья или здания движутся, в то время как вы и машина неподвижны. На самом деле, вы и машина движетесь, а деревья или здания стоят на месте. Это ощущение ложного движения мы испытываем каждый день. Каждое утро «восход» на восточном горизонте перемещается на запад, а «заход» на западном горизонте происходит во второй половине дня.
Точно так же ночью часто можно наблюдать движение Луны с востока на запад. Вы когда-нибудь задумывались или предполагали, что Солнце и Луна движутся вокруг Земли, в то время как Земля находится в состоянии покоя?
История развития астрономии
Люди, жившие в древности (начале до нашей эры), также считали, что Солнце, Луна и другие небесные тела движутся вокруг Земли, в то время как Земля находится в состоянии покоя. Другими словами, Земля считается центром Вселенной (геоцентрическая модель). Это предположение основано на ограниченном сенсорном опыте человека, который ежедневно наблюдает движение Солнца, Луны и звезд, в то время как Земля кажется неподвижной. Подобно тому, как в движущемся автомобиле кажется, что деревья или здания движутся. Предположение о том, что Земля является центром Вселенной, было исследовано и разработано греческим астрономом Клавдием Птолемеем (100-170 гг. н.э.) во II веке нашей эры и сохранялось в течение следующих 1400 лет.
Согласно Птолемею, Земля находилась в центре Солнечной системы. Солнце и планеты вращаются вокруг своей оси (вращательное движение), при этом центр этой оси вращается вокруг Земли по круговой траектории (вращательное движение).
В 1543 году польский астроном Николай Коперник (1473-1543) предложил гелиоцентрическую модель, в которой Солнце находится в центре Солнечной системы. Планеты, включая Землю, вращаются по кругу (вращательное движение), при этом центр этого круга движется по круговой траектории вокруг Солнца (вращательное движение). Коперник обладал более продвинутым пониманием, чем Птолемей, поскольку он поместил Солнце в центр Солнечной системы. Тем не менее, Коперник по-прежнему использует круговое движение как модель планетного движения.
Захватывающие дебаты о геоцентрической и гелиоцентрической моделях побуждают астрономов к более тщательным наблюдениям. В то время астрономы наблюдали за небесными телами, используя только свои глаза, не прибегая к таким инструментам, как телескопы или бинокли. Телескопов тогда еще не существовало. Первый телескоп, пригодный для наблюдения за небесными телами, был создан итальянским ученым Галилео Галилеем в 1609 году. Галилей использовал свой искусственный телескоп для наблюдения за небесными телами и свои данные наблюдений, чтобы спорить со сторонниками геоцентрической модели.
Известный датский астроном Тихо Браге (1546-1601) был последним астрономом, наблюдавшим небесные тела невооруженным глазом. После наблюдений с 1576 по 1599 год Тихо Браге начал сотрудничать с немецким астрономом Иоганнесом Кеплером (1571-1630), который также был математиком. Кеплер был помощником Тихо Браге. Сотрудничество Тихо Браге и Кеплера продолжалось недолго, так как Тихо Браге умер. После смерти Тихо Браге Кеплер, используя астрономические данные, полученные его учителем, около двадцати лет посвятил созданию математических моделей для объяснения движения планет.
Первая работа Кеплера в области астрономии, озаглавленная «Тайна Вселенной», была опубликована в 1596 году. В этой книге он пытался найти соответствие между орбитами планет, согласно наблюдениям Коперника и Тихо Браге . Однако Кеплеру не удалось найти гармонию между моделями, разработанными Коперником и Птолемеем, и результатами наблюдений Тихо Браге. Поэтому он отказался от птолемеевской и коперниканской моделей и стал искать новые. В 1609 году Кеплер обнаружил, что эллипсы очень хорошо соответствуют результатам наблюдений Тихо Браге. Кеплер больше не использует окружность в качестве формы траектории небесных тел, а применяет эллипсы.
Закон Кеплера
Этот закон был выдвинут Кеплером за полвека до того, как Исаак Ньютон сформулировал свои три закона движения и закон всемирного тяготения.
Первый закон Кеплера
Траектория движения каждой планеты вокруг Солнца представляет собой эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце.
F1 и F2 являются эллиптическими фокусными точками. Солнце находится в одной из фокусных точек (например, на выбранном изображении F).2), планета находится на расстоянии r2 от Ф2 или г1 от Ф1Если положение планеты изменится, то...2 получайте инвестиции 1 тоже меняются.
Тем не менее, r 1 + r 2 всегда одно и то же. Расстояние a называется большой полуосью, а 2a — большой полуосью. Расстояние b называется малой полуосью, а 2b — малой полуосью. Фокус эллипса расположен на расстоянии c от центра эллипса, где c 2 = a 2 + b 2.
Эллиптическая форма определяется эксцентриситетом (e) эллипса, где e = c / a. Эксцентриситет эллипса принимает значения от 0 до 1 (0).
Если планета находится в левой части эллипса (слева от F1 ) , то расстояние до Солнца равно a + c. Эта точка называется афелием. Когда планета находится в афелии, она находится на максимальном расстоянии от Солнца. Если планета находится в правой части эллипса (справа от F2 ) , то расстояние до Солнца равно ac. Эта точка называется перигелием. Когда планета находится в точке перигелия, она находится на минимальном расстоянии от Солнца.
Второй закон Кеплера
Воображаемая линия, проведенная от Солнца к планете, описывает равные площади за один и тот же промежуток времени.
На рисунке ниже показаны только два примера областей, а именно область abc и область ade. Эти две области имеют одинаковый размер. За один и тот же промежуток времени воображаемая линия, соединяющая планету и Солнце, описывает область одинаковой величины. Таким образом, при движении от b к c (планета находится в афелии) скорость меньшей планеты уменьшается. Напротив, при движении от d к e (планета находится в перигелии) скорость большей планеты увеличивается. Следовательно, максимальная скорость планеты достигается в точке перигелия, а минимальная — в точке афелия.
Третий закон Кеплера
Отношение квадратов орбитальный период планеты до куб из тhe средние расстояния до планеты с солнце (Т)2/r3) является постоянной величиной, и её значение одинаково для всех планет. Если T1 и т2 Укажите период обращения двух планет, р.1 получайте инвестиции 2 обозначает среднее расстояние каждой планеты от Солнца:
