Artikulo tungkol sa Batas ni Kepler
Natatandaan mo pa ba ang mga alaala ng unang pagsakay mo ng kotse? Kapag nasa isang umaandar na kotse, nakikita mo na parang may gumagalaw na puno o gusali. Sa oras na iyon, maaaring isipin mong gumagalaw ang mga puno o gusali, habang ikaw at ang kotse ay nakapahinga. Sa katunayan, ikaw at ang kotse ay gumagalaw, habang ang mga puno o gusali ay nakapahinga. Ang karanasang ito ng pekeng paggalaw ay aktwal na nararanasan araw-araw. Tuwing umaga, ang "pagsikat ng araw" sa silangang abot-tanaw ay gumagalaw pakanluran at "lulubog" sa kanlurang abot-tanaw sa hapon.
Gayundin, sa gabi, madalas mong nakikita ang buwan na gumagalaw mula silangan patungong kanluran. Naisip mo na ba o nahulaan mo na ang araw at buwan ay umiikot sa mundo, habang ang mundo ay nakapahinga?
Kasaysayan ng pag-unlad ng astronomiya
Ang mga taong nabuhay noong unang panahon (unang bahagi ng BC) ay itinuring din ang araw, buwan, at iba pang mga celestial na katawan na gumagalaw sa paligid ng mundo, habang ang mundo ay nakapahinga. Sa madaling salita, ang mundo ay itinuturing na sentro ng sansinukob (geocentric). Ang palagay na ito ay batay sa limitadong karanasan sa pandama ng mga tao, na araw-araw na nagmamasid sa paggalaw ng araw, buwan, at mga bituin, habang ang mundo ay nararamdamang nakapahinga. Katulad ng pagiging nasa isang gumagalaw na kotse, nakikita mo na parang gumagalaw ang mga puno o gusali. Ang palagay na ang mundo ang sentro ng sansinukob ay sinaliksik at binuo ng Griyegong astronomo na si Claudius Ptolemaeus (100-170 AD) noong ikalawang siglo AD at pinaniwalaan sa susunod na 1400 taon.
Ayon kay Ptolemy, ang daigdig ay nasa sentro ng sistemang solar. Ang araw at mga planeta ay nakapalibot sa isang bilog (rotational motion) kung saan ang sentro ng bilog na ito ay nakapalibot sa daigdig sa isang pabilog na landas (revolutionary motion).
Noong 1543, iminungkahi ng astronomong Polish na si Nicolaus Copernicus (1473-1543) ang isang heliocentric na modelo, kung saan ang araw ay nasa sentro ng solar system. Kasama sa mga planeta ang mundo sa paligid ng isang bilog (rotational motion) kung saan ang sentro ng bilog na ito ay nakapalibot sa araw sa isang pabilog na landas (revolutionary motion). Mas may mas malalim na pag-unawa si Copernicus kaysa kay Ptolemy dahil inilagay niya ang araw sa sentro ng solar system. Gayunpaman, ginagamit pa rin ni Copernicus ang mga bilog bilang isang anyo ng galaw ng planeta.
Ang mga kapana-panabik na debate tungkol sa mga modelong heosentriko at heliosentriko ay naghihikayat sa mga astronomo na gumawa ng mas maingat na mga obserbasyon. Ang mga astronomo noong panahong iyon ay nagmasid lamang ng mga celestial bodies gamit ang mga mata, hindi gumagamit ng mga instrumento tulad ng mga teleskopyo o star binocular. Noong panahong iyon, wala pang teleskopyo na nagagawa. Ang teleskopyo na maaaring gamitin upang maobserbahan ang mga celestial bodies ay unang ginawa ng isang Italyanong siyentipiko, si Galileo Galilei, noong 1609. Ginamit ni Galileo ang kanyang artipisyal na teleskopyo upang maobserbahan ang mga celestial bodies at ginamit ang kanyang datos sa obserbasyon upang makipagtalo sa mga tagasuporta ng geosentrikong modelo.
Isang bantog na astronomong Danish na nagngangalang Tycho Brahe (1546-1601) ang huling astronomong nagmasid sa mga bagay na selestiyal gamit lamang ang mga mata. Matapos magmasid mula 1576 hanggang 1599, nakipagtulungan si Tycho Brahe sa isang astronomong Aleman na si Johannes Kepler (1571-1630), na isa ring matematiko. Si Kepler ang katulong ni Tycho Brahe. Ang kolaborasyon sa pagitan nina Tycho Brahe at Kepler ay hindi nagtagal dahil namatay si Tycho Brahe. Pagkamatay ni Tycho Brahe, ginamit ni Kepler ang datos pang-astronomiya na nakuha ng kanyang guro at ginugol ang halos dalawampung taon ng kanyang buhay sa paglikha ng mga modelong matematikal upang ipaliwanag ang mga galaw ng mga planeta.
Ang unang akda ni Kepler sa larangan ng astronomiya na pinamagatang Ang Misteryo ng Uniberso ay nailathala noong 1596. Sa aklat, hinanap niya ang pagkakahanay sa pagitan ng mga orbito ng mga planeta ayon sa mga obserbasyon nina Copernicus at Tycho Brahe . Ngunit nabigo si Kepler na makahanap ng pagkakatugma sa pagitan ng mga modelong binuo nina Copernicus at Ptolemy sa mga resulta ng mga obserbasyon ni Tycho Brahe. Samakatuwid, tinalikuran niya ang mga modelong Ptolemaic at Copernican at pagkatapos ay naghanap ng mga bagong modelo. Noong 1609, natuklasan ni Kepler na ang mga ellipse ay lubos na angkop sa mga resulta ng mga obserbasyon ni Tycho Brahe. Hindi na ginagamit ni Kepler ang isang bilog bilang isang anyo ng trajectory ng mga celestial bodies, kundi mga ellipse.
Batas ni Kepler
Ang batas na ito ay inihain ni Kepler, kalahating siglo bago iminungkahi ni Isaac Newton ang kanyang tatlong batas ng galaw at ang batas ng unibersal na grabidad.
Unang batas ni Kepler
Ang landas ng bawat planeta kapag nakapalibot ito sa araw ay isang ellipse, kung saan ang araw ay nasa isang pokus.
F1 at F2 ay mga elliptical focal point. Ang araw ay nasa isa sa mga focal point (halimbawa sa larawang napili F2), ang planeta ay nasa layong r2 mula sa F2 o r1 mula sa F1Kung magbabago ang posisyon ng planeta, r2 at r1 magbabago rin.
Gayunpaman, ang r1 + r2 ay palaging pareho. Ang distansyang a ay tinatawag na semimajor axis at ang 2a ay tinatawag na major axis. Ang distansyang b ay tinatawag na semiminor axis at ang 2b ay tinatawag na minor axis. Ang focal point ng ellipse ay matatagpuan sa distansyang c mula sa gitna ng ellipse, kung saan ang c2 = a2 + b2.
Ang hugis ng ellipse ay natutukoy ng eccentricity (e) ng ellipse, kung saan ang e = c / a. Ang eccentricity ng isang ellipse ay mula 0 hanggang 1 (0
Kung ang planeta ay nasa kaliwang dulo ng ellipse (sa kaliwa ng F 1 ) kung gayon ang distansya ng planeta sa araw ay a + c. Ang puntong ito ay tinatawag na aphelion. Kapag ang planeta ay nasa aphelion, ang planeta ay nasa pinakamalayong distansya nito mula sa araw. Kung ang planeta ay nasa kanang dulo ng ellipse (kanan ng F 2 ) kung gayon ang distansya ng planeta sa araw ay ac. Ang puntong ito ay tinatawag na perihelion. Kapag ang planeta ay nasa punto ng perihelion, ang planeta ay nasa pinakamalapit na distansya mula sa araw.
Ikalawang batas ni Kepler
Ang haka-haka na linya na iginuhit mula sa araw patungo sa planeta ay tumatagos sa pantay na lawak, sa parehong agwat ng panahon.
Sa larawan sa ibaba, mayroon lamang dalawang halimbawa ng mga lawak, ang lawak na abc at ang lawak na ade. Ang dalawang lawak na ito ay may parehong laki. Sa parehong agwat ng oras, ang haka-haka na linya na nagdurugtong sa planeta at sa araw ay tumatagos sa lawak na may parehong magnitude. Kaya, kapag lumilipat mula b patungong c (ang planeta ay nasa aphelion), ang bilis ng mas maliit na planeta o planeta ay gumagalaw nang mas mabagal. Sa kabaligtaran, kapag lumilipat mula d patungong e (ang planeta ay nasa perihelion), ang bilis ng mas malaking planeta o planeta ay gumagalaw nang mas mabilis. Kaya, ang pinakamataas na planetary rate kapag ito ay nasa perihelion point at ang pinakamababang planetary rate kapag ito ay nasa aphelion point.
Ikatlong batas ni Kepler
Ang proporsyon ng mga parisukat ng orbital panahon ng isang planeta sa kubo ng the karaniwang distansya ng planeta sa ang araw (T2/r3) ay pare-pareho, at ang halaga ay pareho para sa lahat ng planeta. Kung ang T1 at T2 sabihin ang panahon ng dalawang planeta, r1 at r2 kumakatawan sa karaniwang distansya ng bawat planeta mula sa araw:
