Мақола дар бораи Қонуни Кеплер
Оё шумо то ҳол хотираҳои савории аввалин мошинро дар ёд доред? Вақте ки дар мошин ҳаракат мекунед, шумо мебинед, ки гӯё дарахт ё бино ҳаракат мекунад. Дар он вақт, шумо метавонед фикр кунед, ки дарахтон ё биноҳо ҳаракат мекунанд, дар ҳоле ки шумо ва мошин дар ҳолати оромӣ ҳастед. Дар асл, шумо ва мошин ҳаракат мекунед, дар ҳоле ки дарахтон ё биноҳо истироҳат мекунанд. Ин таҷрибаи ҳаракати қалбакӣ дар асл ҳар рӯз эҳсос мешавад. Ҳар саҳар, "тулӯъи офтоб" дар уфуқи шарқӣ, сипас ба ғарб ҳаракат мекунад ва нисфирӯзӣ дар уфуқи ғарбӣ "ғуруб" мекунад.
Ба ҳамин монанд, шабона шумо аксар вақт моҳро аз шарқ ба ғарб ҳаракат мекунад мебинед. Оё шумо ягон бор фикр кардаед ё тахмин кардаед, ки офтоб ва моҳ дар атрофи Замин ҳаракат мекунанд, дар ҳоле ки Замин ором буд?
Таърихи инкишофи астрономия
Одамоне, ки дар замонҳои қадим (аввали пеш аз милод) зиндагӣ мекарданд, инчунин офтоб, моҳ ва дигар ҷирмҳои осмониро дар атрофи Замин ҳаракат мекунанд, дар ҳоле ки Замин дар ҳолати оромӣ қарор дошт, меҳисобиданд. Ба ибораи дигар, Замин маркази коинот (геосентрикӣ) ҳисобида мешавад. Ин фарзия бар асоси таҷрибаи маҳдуди ҳиссиётии одамон асос ёфтааст, ки ҳар рӯз ҳаракати офтоб, моҳ ва ситорагонро мушоҳида мекунанд, дар ҳоле ки Замин худро дар ҳолати оромӣ ҳис мекунад. Монанди дар мошини ҳаракаткунанда будан, шумо мебинед, ки гӯё дарахтон ё биноҳо ҳаракат мекунанд. Фарзияи он ки Замин маркази коинот аст, аз ҷониби астрономи юнонӣ Клавдий Птолемей (100-170 милодӣ) дар асри дуюми мелодӣ таҳқиқ ва таҳия шудааст ва дар тӯли 1400 соли оянда ба он бовар кардааст.
Ба гуфтаи Птолемей, Замин дар маркази системаи офтобӣ қарор дошт. Офтоб ва сайёраҳо доираеро (ҳаракати чархзанӣ) иҳота кардаанд, ки дар он маркази ин доира Заминро дар масири даврашакл иҳота кардааст (ҳаракати инқилобӣ).
Дар соли 1543, астрономи лаҳистонӣ Николай Коперник (1473-1543) модели гелиосентрӣ пешниҳод кард, ки дар он Офтоб дар маркази системаи Офтобӣ қарор дошт. Сайёраҳо Заминро дар атрофи доира (ҳаракати гардишӣ) дар бар мегиранд, ки дар он маркази ин доира Офтобро дар масири даврашакл иҳота мекунад (ҳаракати инқилобӣ). Коперник нисбат ба Птолемей фаҳмиши пешрафтатар дошт, зеро ӯ Офтобро дар маркази системаи Офтобӣ ҷойгир кард. Бо вуҷуди ин, Коперник то ҳол доираҳоро ҳамчун шакли ҳаракати сайёраҳо истифода мебарад.
Баҳсҳои ҷолиб дар бораи моделҳои геосентрикӣ ва гелиосентрикӣ астрономҳоро ба мушоҳидаҳои бодиққаттар ташвиқ мекунанд. Дар он замон астрономҳо ҷисмҳои осмониро танҳо бо истифода аз чашмҳо мушоҳида мекарданд, аз асбобҳое ба монанди телескоп ё дурбини ситорагон истифода намекарданд. Дар он вақт, телескоп сохта нашуда буд. Телескопе, ки барои мушоҳидаи ҷисмҳои осмонӣ истифода мешавад, бори аввал аз ҷониби олими итолиёвӣ Галилео Галилей дар соли 1609 сохта шудааст. Галилео телескопи сунъии худро барои мушоҳидаи ҷисмҳои осмонӣ истифода бурд ва аз маълумоти мушоҳидавии худ барои баҳс бо тарафдорони модели геосентрикӣ истифода бурд.
Ситораи машҳури Даниягӣ бо номи Тихо Браге (1546-1601) охирин ситорашиносе буд, ки ҷирмҳои осмониро танҳо бо истифода аз чашм мушоҳида кард. Пас аз мушоҳида аз соли 1576 то 1599, Тихо Браге бо ситорашиноси олмонӣ, Йоханнес Кеплер (1571-1630), ки инчунин математик буд, ҳамкорӣ кард. Кеплер ёвари Тихо Браге буд. Ҳамкории байни Тихо Браге ва Кеплер дер давом накард, зеро Тихо Браге вафот кард. Пас аз марги Тихо Браге, Кеплер аз маълумоти астрономии бадастовардаи муаллимаш истифода бурд ва тақрибан бист соли умри худро барои эҷоди моделҳои математикӣ барои шарҳи ҳаракати сайёраҳо сарф кард.
Аввалин асари Кеплер дар соҳаи астрономия бо номи "Сирри коинот" соли 1596 нашр шуд. Дар ин китоб, ӯ мувофиқи мушоҳидаҳои Коперник ва Тихо Браге ҳамоҳангии байни мадорҳои сайёраҳоро ҷустуҷӯ кард . Аммо Кеплер натавонист ҳамоҳангии байни моделҳои таҳиякардаи Коперник ва Птолемейро бо натиҷаҳои мушоҳидаҳои Тихо Браге пайдо кунад. Аз ин рӯ, ӯ аз моделҳои Птолемей ва Коперник даст кашид ва сипас моделҳои навро ҷустуҷӯ кард. Дар соли 1609, Кеплер кашф кард, ки эллипсҳо бо натиҷаҳои мушоҳидаҳои Тихо Браге хеле мувофиқанд. Кеплер дигар на доира, балки эллипсҳоро ҳамчун шакли траекторияи ҷирмҳои осмонӣ истифода мебарад.
Қонуни Кеплер
Ин қонун аз ҷониби Кеплер, ним аср пеш аз он ки Исаак Нютон се қонуни ҳаракат ва қонуни ҷозибаи умумиҷаҳониро пешниҳод кард, пешниҳод шуда буд.
Қонуни аввали Кеплер
Масири ҳар як сайёра ҳангоми иҳотаи Офтоб шакли эллипс дорад, ки дар он Офтоб дар яке аз марказҳояш қарор дорад.
F1 ва Ф2 нуқтаҳои марказии эллипсӣ мебошанд. Офтоб дар яке аз нуқтаҳои марказӣ ҷойгир аст (масалан, дар тасвири интихобшуда F2), сайёра дар масофаи r ҷойгир аст.2 аз Ф2 ё р1 аз Ф1Агар мавқеи сайёра тағйир ёбад, r2 ва р1 низ тағйир диҳанд.
Бо вуҷуди ин, r1 + r2 ҳамеша якхела аст. Масофаи a меҳвари нимкалон ва 2a меҳвари калон номида мешавад. Масофаи b меҳвари нимкалон ва 2b меҳвари хурд номида мешавад. Нуқтаи фокусии эллипс дар масофаи c аз маркази эллипс ҷойгир аст, ки дар он c2 = a2 + b2.
Шакли эллипс аз рӯи эксцентриситети (e)-и эллипс муайян карда мешавад, ки дар он e = c / a аст. Эксцентриситети эллипс аз 0 то 1 (0) аст.
Агар сайёра дар нӯги чапи эллипс (дар тарафи чапи F1) ҷойгир бошад , пас масофаи сайёра то Офтоб a + c аст. Ин нуқта афелион номида мешавад. Вақте ки сайёра дар афелион қарор дорад, сайёра дар масофаи дуртарин аз Офтоб ҷойгир аст. Агар сайёра дар нӯги рости эллипс (дар тарафи рости F2) ҷойгир бошад, пас масофаи сайёра то Офтоб ac аст. Ин нуқта перигелион номида мешавад. Вақте ки сайёра дар нуқтаи перигелион қарор дорад, сайёра дар масофаи наздиктарин аз Офтоб ҷойгир аст.
Қонуни дуюми Кеплер
Хатти хаёлӣ, ки аз Офтоб ба сайёра кашида мешавад, масоҳатҳои баробарро дар тӯли ҳамон фосилаи вақт фаро мегирад.
Дар расми зер танҳо ду мисоли минтақаҳо оварда шудаанд, яъне минтақаи abc ва минтақаи ade. Ин ду минтақа андозаи якхела доранд. Дар давоми ҳамон фосилаи вақт, хати хаёлӣ, ки сайёра ва Офтобро мепайвандад, минтақаеро, ки андозаи якхела дорад, фаро мегирад. Пас, ҳангоми ҳаракат аз b ба c (сайёра дар афелион аст), суръати сайёра ё сайёраи хурдтар сусттар ҳаракат мекунад. Баръакс, ҳангоми ҳаракат аз d ба e (сайёра дар перигелион аст), суръати сайёра ё сайёраи калонтар тезтар ҳаракат мекунад. Пас, суръати максималии сайёра вақте ки он дар нуқтаи перигелион аст ва суръати минималии сайёра вақте ки он дар нуқтаи афелион аст.
Қонуни сеюми Кеплер
Таносуби мураббаъҳо орбита муддат сайёрае ба мукааб аз тhe масофаҳои миёнаи сайёра бо офтоб (Т.2/r3) доимӣ аст ва қимат барои ҳамаи сайёраҳо якхела аст. Агар Т1 ва Т2 давраи ду сайёраро нишон диҳед, r1 ва р2 масофаи миёнаи ҳар як сайёраро аз Офтоб нишон медиҳад:
