Materiál o Keplerových zákonoch
Pamätáte si na svoju prvú jazdu autom (nie keď ste boli bábätko)? Keď ste boli v idúcom aute, videli ste, akoby sa stromy alebo budovy pohybovali. Vtedy ste si možno mysleli, že sa stromy alebo budovy pohybujú, zatiaľ čo vy a auto ste stáli. V skutočnosti ste sa vy a auto pohybovali, zatiaľ čo stromy alebo budovy stáli. Tento zdanlivý pohyb alebo falošný pohyb zažívame každý deň. Každé ráno slnko „vychádza“ na východnom obzore, potom sa pohybuje na západ a popoludní „zapadá“ na západnom obzore. Podobne v noci často vidíte mesiac pohybovať sa z východu na západ. Premýšľali ste niekedy alebo ste tušili, že slnko a mesiac sa pohybujú okolo Zeme, zatiaľ čo Zem stojí?
Starovekí ľudia (začiatok n. l.) tiež verili, že Slnko, Mesiac a iné nebeské telesá sa otáčajú okolo Zeme, zatiaľ čo Zem zostáva nehybná. Inými slovami, Zem bola považovaná za stred vesmíru (geocentrická sústava). Tento predpoklad bol založený na obmedzených ľudských zmyslových skúsenostiach, ktoré denne pozorovali pohyb Slnka, Mesiaca a hviezd, zatiaľ čo Zem bola vnímaná ako nehybná. Je to podobné, ako keď ste v idúcom aute a vidíte, akoby sa pohybovali stromy alebo budovy. Túto myšlienku, že Zem je stredom vesmíru, skúmal a rozvíjal grécky astronóm Claudius Ptolemaios (100 – 170 n. l.) v druhom storočí n. l. a verilo sa jej ďalších 1 400 rokov.
Podľa Ptolemaia je Zem stredom slnečnej sústavy. Slnko a planéty obiehajú po kruhu (rotácia), pričom stred tohto kruhu obieha okolo Zeme po kruhovej dráhe (revolúcia).
V roku 1543 poľský astronóm Mikuláš Koperník (1473 – 1543) navrhol heliocentrický model, v ktorom je Slnko v strede slnečnej sústavy. Planéty vrátane Zeme obiehajú po kružnici (rotácia), pričom stred tejto kružnice obieha okolo Slnka po kruhovej dráhe (revolúcia). Kopernik mal pokročilejšie chápanie ako Ptolemaios a umiestnil Slnko do stredu slnečnej sústavy. Kopernik však stále používal kružnice ako model pre obežné dráhy planét.
Slávny dánsky astronóm Tycho Brahe (1546 – 1601) bol posledným astronómom, ktorý pozoroval nebeské objekty iba pomocou oka. Po pozorovaniach v rokoch 1576 až 1599 Tycho Brahe spolupracoval s nemeckým astronómom Johannesom Keplerom (1571 – 1630), ktorý bol tiež matematikom. Kepler bol Tychom Brahem asistentom. Spolupráca medzi Tychom Brahem a Keplerom netrvala dlho, pretože Tycho Brahe zomrel. Po Tychom Brahem smrti Kepler využil astronomické údaje získané jeho učiteľom a strávil približne dvadsať rokov svojho života vytváraním matematického modelu na vysvetlenie pohybu planét.
Keplerovo prvé dielo z astronómie, Záhady vesmíru, bolo publikované v roku 1596. V ňom sa pokúsil nájsť súlad medzi Koperníkovými planetárnymi dráhami a pozorovaniami Tycha Braheho. Keplerovi sa však nepodarilo nájsť súlad medzi modelmi vyvinutými Kopernikom a Ptolemaiom a pozorovaniami Tycha Braheho. Preto opustil Ptolemaiov a Koperníkov model a pokúsil sa nájsť nový model. V roku 1609 Kepler zistil, že elipsa dokonale zodpovedá pozorovaniam Tycha Braheho. Kepler už nepoužíval kružnice ako tvar dráh nebeských telies, ale skôr elipsy.
Tento zákon predložil Kepler pol storočia predtým, ako Isaac Newton predložil svoje tri zákony pohybu a zákon univerzálnej gravitácie.
Keplerov prvý zákon
Dráha každej planéty pri obehu okolo Slnkai, eliptického tvaru, kde sa Slnko nachádza v jednom z ohnísk.
Druhý Keplerov zákon
Pomyselná čiara spájajúca Slnko s planétou vykresľuje rovnaké plochy počas rovnakých časových intervalov.
Tretí Keplerov zákon
Pomer druhej mocniny periódy k tretej mocnine priemernej vzdialenosti planéty od Slnka (T2/r3) je konštantná a jej hodnota je rovnaká pre všetky planéty.
