Чланак о Кеплеров закон
Да ли се још увек сећате успомена на прву вожњу аутомобилом? Када сте у аутомобилу у покрету, видите као да се дрво или зграда крећу. У том тренутку, можете помислити да се дрвеће или зграде крећу, док ви и аутомобил мирујете. У ствари, ви и аутомобил се крећете, док дрвеће или зграде мирују. Ово искуство лажног кретања се заправо доживљава сваког дана. Сваког јутра, „излазак сунца“ на источном хоризонту, затим се креће ка западу и „залази“ на западном хоризонту поподне.
Исто тако, ноћу често видите месец како се креће од истока ка западу. Да ли сте икада помислили или претпоставили да се сунце и месец крећу око Земље, док је Земља мировала?
Историја развоја астрономије
Људи који су живели у антици (раном периоду пре нове ере) такође су сматрали да се сунце, месец и друга небеска тела крећу око Земље, док је Земља мировала. Другим речима, Земља се сматра центром универзума (геоцентрично). Ова претпоставка се заснива на ограниченом чулном искуству људи, који свакодневно посматрају кретање сунца, месеца и звезда, док се Земља осећа као да мирује. Слично као када сте у аутомобилу у покрету, видите као да се дрвеће или зграде крећу. Претпоставку да је Земља центар универзума истраживао је и развио грчки астроном Клаудије Птолемеј (100-170. године нове ере) у другом веку нове ере и веровао у њу наредних 1400 година.
Према Птоломеју, Земља се налазила у центру Сунчевог система. Сунце и планете окружују круг (ротационо кретање) где центар овог круга окружује Земљу по кружној путањи (револуционарно кретање).
Године 1543, пољски астроном Никола Коперник (1473-1543) предложио је хелиоцентрични модел, у коме се Сунце налази у центру Сунчевог система. Планете укључују Земљу која се креће око круга (ротационо кретање) где центар овог круга окружује Сунце по кружној путањи (револуционарно кретање). Коперник је имао напредније разумевање од Птолемеја јер је Сунце поставио у центар Сунчевог система. Ипак, Коперник и даље користи кругове као облик планетарног кретања.
Узбудљиве дебате о геоцентричним и хелиоцентричним моделима подстичу астрономе на пажљивија посматрања. Астрономи су у то време посматрали небеска тела користећи само очи, нису користили инструменте попут телескопа или двогледа. У то време, телескоп није био направљен. Телескоп који се може користити за посматрање небеских тела први је направио италијански научник, Галилео Галилеј, 1609. године. Галилео је користио свој вештачки телескоп за посматрање небеских тела и користио је своје посматрачке податке да би се расправљао са присталицама геоцентричног модела.
Чувени дански астроном по имену Тихо Брахе (1546-1601) био је последњи астроном који је посматрао небеска тела користећи само очи. Након посматрања од 1576. до 1599. године, Тихо Брахе је сарађивао са немачким астрономом Јоханесом Кеплером (1571-1630), који је такође био математичар. Кеплер је био асистент Тиха Брахеа. Сарадња између Тиха Брахеа и Кеплера није дуго трајала јер је Тихо Брахе умро. Након што је Тихо Брахе умро, Кеплер је користио астрономске податке које је добио његов учитељ и провео је око двадесет година свог живота стварајући математичке моделе како би објаснио кретање планета.
Кеплеров први рад из области астрономије под називом „Мистерија универзума“ објављен је 1596. године. У књизи је тражио поравнање између планетарних орбита према Коперниковим и Брахеовим посматрањима. Али Кеплер није успео да пронађе хармонију између модела које су развили Коперник и Птоломеј са резултатима Брахеових посматрања. Стога је напустио Птоломејев и Коперникански модел, а затим је тражио нове моделе. Године 1609, Кеплер је открио да су елипсе веома погодне за резултате Брахеових посматрања. Кеплер више не користи круг као облик путање небеских тела, већ елипсе.
Кеплеров закон
Овај закон је изнео Кеплер, пола века пре него што је Исак Њутн предложио своја три закона кретања и закон универзалне гравитације.
Кеплеров први закон
Путања сваке планете када кружи око Сунца је елипса, где се Сунце налази у једној жижи.
F1 и Ф.2 су елиптичне фокалне тачке. Сунце је у једној од фокалних тачака (на пример, на слици изабраној F2), планета је на удаљености од r2 од Ф2 или р1 од Ф1Ако се положај планете промени, r2 и Р1 такође се мењају.
Упркос томе, r1 + r2 је увек исто. Растојање a се назива велика полуоса, а 2a се назива главна оса. Растојање b се назива мала полуоса, а 2b се назива споредна оса. Жижна тачка елипсе се налази на растојању c од центра елипсе, где је c2 = a2 + b2.
Облик елипсе је одређен ексцентричношћу (e) елипсе, где је e = c / a. Ексцентричност елипсе се креће од 0 до 1 (0
Ако се планета налази на левом крају елипсе (лево од F1 ) , онда је удаљеност планете од Сунца a + c. Ова тачка се назива афел. Када је планета у афелу, планета је на најдаљој удаљености од Сунца. Ако се планета налази на десном крају елипсе (десно од F2 ) , онда је удаљеност планете од Сунца ac. Ова тачка се назива перихел. Када се планета налази у тачки перихела, планета је на најмањој удаљености од Сунца.
Кеплеров други закон
Замишљена линија која је повучена од Сунца до планете покрива једнаке површине, током истог временског интервала.
На слици испод, постоје само два примера површина, наиме површина abc и површина ade. Ове две површине имају исту величину. Током истог временског интервала, замишљена линија која повезује планету и Сунце прелази преко површине исте магнитуде. Дакле, при кретању од b до c (планета је у афелу), брзина мање планете или планете се креће спорије. Напротив, при кретању од d до e (планета је у перихелу), брзина веће планете или планете се креће брже. Дакле, максимална планетарна брзина је када је у тачки перихела, а минимална планетарна брзина када је у тачки афела.
Кеплеров трећи закон
Однос квадрата орбитална период планете до коцка од тhe просечне удаљености планете sa сунце (Т2/r3) је константна, а вредност је иста за све планете. Ако је T1 и т2 наведите период две планете, r1 и Р2 представља просечну удаљеност сваке планете од Сунца:
