Keplers lagar Material
Minns du första gången du åkte bil (inte när du var liten bebis)? När du satt i en bil i rörelse såg du det som om träden eller byggnaderna rörde sig. Då kanske du trodde att träden eller byggnaderna rörde sig medan du och bilen stod stilla. I verkligheten rörde du och bilen sig medan träden eller byggnaderna stod stilla. Vi upplever faktiskt denna skenbara rörelse eller falska rörelse varje dag. Varje morgon "går" solen upp vid den östra horisonten, rör sig sedan västerut och "går ner" vid den västra horisonten på eftermiddagen. På samma sätt ser du ofta månen röra sig från öst till väst på natten. Har du någonsin tänkt på eller misstänkt att solen och månen rör sig runt jorden medan jorden står stilla?
Forntida människor (tidigt e.Kr.) trodde också att solen, månen och andra himlakroppar kretsade kring jorden, medan jorden förblev stationär. Med andra ord ansågs jorden vara universums centrum (geocentrisk). Detta antagande baserades på begränsad mänsklig sensorisk erfarenhet, som dagligen observerade solen, månen och stjärnorna i rörelse, medan jorden uppfattades som stationär. Det liknar när man sitter i en bil i rörelse, som om träden eller byggnaderna rör sig. Denna idé att jorden är universums centrum forskades fram och utvecklades av den grekiske astronomen Claudius Ptolemaios (100-170 e.Kr.) under det andra århundradet e.Kr. och troddes på den under de kommande 1 400 åren.
Enligt Ptolemaios befinner sig jorden i solsystemets centrum. Solen och planeterna kretsar i en cirkel (rotation), där cirkelns centrum kretsar runt jorden i en cirkulär bana (varv).
År 1543 föreslog den polske astronomen Nicolaus Copernicus (1473–1543) den heliocentriska modellen, där solen befinner sig i solsystemets centrum. Planeterna, inklusive jorden, kretsar runt en cirkel (rotation), där cirkelns centrum kretsar runt solen i en cirkulär bana (revolution). Copernicus hade en mer avancerad förståelse än Ptolemaios och placerade solen i solsystemets centrum. Copernicus använde dock fortfarande cirklar som modell för planeternas omloppsbanor.
En berömd dansk astronom vid namn Tycho Brahe (1546–1601) var den siste astronomen som observerade himlakroppar med hjälp av endast ögat. Efter att ha gjort observationer från 1576 till 1599 samarbetade Tycho Brahe sedan med en tysk astronom, Johannes Kepler (1571–1630), som också var matematiker. Kepler var Tycho Brahes assistent. Samarbetet mellan Tycho Brahe och Kepler varade inte länge eftersom Tycho Brahe dog. Efter Tycho Brahes död använde Kepler de astronomiska data som hans lärare hade erhållit och tillbringade ungefär tjugo år av sitt liv med att skapa en matematisk modell för att förklara planeternas rörelse.
Keplers första verk inom astronomin, Universums mysterier, publicerades 1596. I det försökte han hitta en harmoni mellan Copernicus planetbanor och Tycho Brahes observationer. Kepler misslyckades dock med att hitta en harmoni mellan de modeller som utvecklats av Copernicus och Ptolemaios och Tycho Brahes observationer. Därför övergav han de ptolemaiska och kopernikanska modellerna och försökte hitta en ny modell. År 1609 upptäckte Kepler att ellipsen perfekt matchade Tycho Brahes observationer. Kepler använde inte längre cirklar som form på himlakropparnas banor, utan snarare ellipser.
Denna lag lades fram av Kepler ett halvt sekel innan Isaac Newton lade fram sina tre rörelselagar och den universella gravitationslagen.
Keplers första lag
Varje planets bana i sin omloppsbana runt soleni, elliptisk i formen, där solen är belägen i en av brännpunkterna.
Keplers andra lag
En imaginär linje som förbinder solen med en planet sveper ut lika stora ytor under lika långa tidsintervall.
Keplers tredje lag
Förhållandet mellan kvadraten på perioden och kuben av planetens genomsnittliga avstånd från solen (T2/r3) är konstant och dess värde är detsamma för alla planeter.
