Кем открыты законы движения планет


КЕПЛЕР, ИОГАНН (Kepler, Johann) (1571–1630), немецкий астроном. Родился 27 декабря 1571 в Вейль-дер-Штаде, позднее вошедшем в княжество Вюртемберг. Окончив церковную школу в Альдерберге, в 1586 поступил в высшее духовное училище при Маульборнском монастыре. В 1589 был принят в Тюбингенский университет, где в течение трех лет изучал теологию, математику и философию. Астрономию в университете читал М.Местлин, который давал Кеплеру частные уроки и познакомил его с теорией Коперника. В 1591 Кеплер защитил магистерскую диссертацию, в 1593 окончил университет и был рекомендован на должность профессора математики в гимназии Граца (Верхняя Штирия). Здесь с 1594 читал лекции по астрономии. В 1596 вышло в свет его первое сочинение Тайна Вселенной (Prodromus dissertationum mathematicarum continens mysterium cosmographicum, 1596), в котором Кеплер попытался найти соотношения между элементами планетных орбит. Это сочинение привлекло внимание Тихо Браге, который пригласил Кеплера в качестве помощника для обработки результатов наблюдений за планетами.


трудничество астрономов продолжалось около двух лет, вплоть до смерти Тихо Браге 24 октября 1601. Вскоре император Рудольф II назначил Кеплера на должность придворного математика, которую он занимал до конца жизни. Еще при жизни Тихо Браге Кеплер предпринимал попытки математического описания закономерностей движения планеты Марс в рамках существовавших тогда теорий (Птолемея, Тихо Браге, Коперника). В результате долгих размышлений Кеплер пришел к эмпирическим законам движения планет (законы Кеплера). Согласно первым двум, планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, в фокусе которых располагается светило; радиус-вектор каждой планеты заметает равные площади за равные промежутки времени. Эти результаты были опубликованы в книге Новая астрономия (Astronomia Nova, 1609), ставшей в один ряд с De Revolutionibus Коперника и Principia Ньютона. Сама идея гелиоцентрической системы мира была предложена еще Аристархом, считавшим, что все планеты движутся с постоянной скоростью вокруг Солнца. Однако его теория противоречила наблюдениям, что вынудило Птолемея разработать сложную геометрическую систему эксцентрических окружностей и эпициклов. Спустя 14 столетий Коперник попытался включить некоторые геометрические идеи Птолемея (эксцентрические окружности) в систему Аристарха, считая, что движения планет должны быть равномерными и круговыми. И только Кеплер понял, что орбиты имеют форму эллипса и планеты движутся по ним с угловой скоростью, обратно пропорциональной квадрату расстояния от Солнца.
и законы в пределах точности наблюдений полностью согласовывались с данными Тихо Браге, а обнаруженные позже небольшие расхождения были объяснены в рамках ньютоновой механики. Публикация Новой астрономии и почти одновременное изобретение телескопа ознаменовали наступление новой эры. Эти события стали поворотной точкой в жизни и научной карьере Кеплера. После смерти Рудольфа II положение ученого при дворе в Праге становилось все более неопределенным. Поэтому он обратился к новому императору за разрешением временно занять пост математика провинции Верхняя Австрия в Линце, где провел следующие 15 лет. Главным достижением Кеплера в этот период стало открытие третьего закона движения планет: квадраты периодов обращения планет соотносятся как кубы больших полуосей их эллиптических орбит. Этот закон был сформулирован в сочинении Гармония мира (De Harmonice Mundi, 1619). Следующие 9 лет Кеплер трудился над составлением таблиц положения планет, основанных на новых законах их движения. События Тридцатилетней войны и религиозные преследования вынудили Кеплера в 1626 бежать в Ульм. Не имея средств к существованию, он в 1628 поступил астрологом на службу к имперскому полководцу Валленштейну. Последней крупной работой Кеплера стали задуманные еще Тихо Браге планетные таблицы, опубликованные в Ульме в 1629 под названием Рудольфовы таблицы (Tabulae Rudolphianae). Осенью 1630 Кеплер отправился в Регенс

Источник: touch.otvet.mail.ru

Первый закон Кеплера


Кеплер обратил внимание, что результаты наблюдений Браге расходятся с представлениями о круговой траектории обращения планет вокруг Солнца. Особенно это касалось Марса, чья траектория движения по наблюдения датчанина никак не могла описывать идеальный круг. Браге был очень точен в своих расчетах и сомнений в их правдивости у его последователя не возникло.

Тогда немецкий математик принял орбиты за эллипсы, у каждого из которых есть два фокуса. Это условные точки, выбранные таким образом, что сумма расстояний от них до любой точки эллипса – величина постоянная.  При этом для эллиптической орбиты в одном из фокусов находится Солнце.

Форма эллипса вычисляется благодаря отношению фокального расстояния к большой полуоси орбиты. Полученное значение описывает эксцентриситет орбиты. Если он равен нулю – орбита представляет собой идеальную окружность, от нуля до единицы – эллипс различной вытянутости, больше единицы – параболу.

Второй закон Кеплера

Если орбита – это эллипс, то каким образом происходит движение небесного тела по ней? В каких отрезках орбитального пути оно ускоряется и замедляется?

Немецкий ученый обнаружил, что есть взять два любых отрезка орбитального пути, которые планета Солнечной системы проходит за одинаковые промежутки времени, провести от их концов радиус-векторы к центральной звезде, то площади полученных образований будут одинаковы.  Это упрощенная формулировка второго закона.

Для того, чтобы постоянство площадей сохранялось, тело должна двигаться в разных точках орбиты с разной скоростью. Так, например, Земля в наибольшем приближении к Солнцу движется быстрее, чем в максимальном удалении от него


Третий закон Кеплера

Третий постулат о движении небесных тел в Солнечной системе как раз касается понятий перигелия и афелия. Если провести между ними условную линию, получится большая ось траектории обращения планеты. Соответственно, половина этого отрезка – большая полуось.

Кеплер на основании наблюдений вывел, что отношение полных оборотов вокруг центральной звезды для двух любых планет системы, возведенных в квадрат, всегда равняется отношению больших полуосей орбитальных путей этих тел, возведенных в куб.

Трудность в доказательстве и принятии трех законов состояла в том, что он вывел их эмпирически. Но в конце 17 века Ньютоном был открыта классическая теория тяготения. Он и помог установить правильность суждений немецкого астронома и описал движение планет по эллипсу вокруг Солнца. Ньютон установил, что кроме массы объекта и его удаления от звезды никакие другие свойства не влияют на гравитационное притяжение.

Также Ньютон внес корректировки и в третий постулат Кеплера. Он открыл, что для соблюдения соотношения необходимо учитывать массу космического объекта. Данная трактовка третьего закона помогает установить массу планеты или спутника, зная величину его орбиты и период обращения.


Законы Иоганна Кеплера помогли установить форму планетарной траектории, вычислить период обращения планет, их скорость и ее изменения по мере приближения и удаления от Солнца. Ученый вывел Землю из ранга особенных астрономических объектов системы и установил, что она подчиняется всем трем законом, как и любая другая планета нашей звездной системы.

Источник: spaceworlds.ru

Теории Кеплера

Кеплер принял орбитальные пути за эллипсы с 2-мя фокусами. Фокусы он обозначил, как условные точки, расстояние от них до любой орбитальной точки будет постоянной величиной. В одном из этих фокусов помещено Солнце. На основании этих данных был сформулирован первый постулат движения небесных тел.
Учёный взял два отрезка на орбите, провёл от их окончаний радиусы-векторы к центру. И на основе этих построений вывел 2-ой закон. Затем Кеплер рассмотрел два явления – перигелий и афелий, провёл меж предполагаемыми точками условную линию, в результате чего вышла ось движения вокруг Солнца, и составил формулу, ставшую 3 законом.

Все законы движения планет солнечной системы, а это три вывели эмпирическим методом, поэтому их было трудно подтвердить на практике.
одолжателем работ Кеплера стал Ньютон, открывший теорию тяготения и доказавший корректность научных работ немецкого ученого-астронома. Ньютон описал орбитальный ход, он установил, что кроме массы, а также расстояния небесного тела от звезды, иные показатели не оказывают влияния на гравитацию. Первооткрывателем законов движения планет солнечной системы был Иоганн Кеплер, его труды стали основой для изучения и уточнения других видных учёных.

Первый закон

Первый постулат Иоганна Кеплера представлен в следующем виде: Орбитальные пути имеют эллипсоидную форму, в одном из фокусов располагается Солнце. Учёный выяснил, что все небесные тела движутся по эллипсоидной траектории. Фокусами в данном случае являются 2 геометрические точки. Новизна открытия заключалась в том, что орбиты не представляют собой чёткого идеального круга, как утверждали учёные прошлого.

Кем открыты законы движения планетПервый закон Кеплера (закон эллипсов), суть закона, что планеты двигаются по эллипсу, а не кругу, как ранее утверждалось.

Второй закон

Линия (радиус-вектор), которая соединяет светило и небесное тело, проходит равновеликие площади за одинаковые временные отрезки. Это трактуется таким образом, что в любой временной период, например, по истечении тридцати дней, планета преодолевает аналогичную площадь. При этом совершенно не имеет значения, какой отрезок времени берётся во внимание. Ускорение появляется при приближении к Солнцу (перигелия), замедление – при удалении от него (афелия). По орбите планета осуществляет ход с постоянно меняющейся скоростью.


Кем открыты законы движения планетВторой закон Кеплера (закон площадей), суть закона в том, что за одинаковый промежуток времени, планета проходит одинаковую площадь.

Третий закон

Квадрат единого времени по орбитальной линии пропорционален кубическому параметру усреднённого расстояния от самой планеты до Солнца. Данная теория имеет ещё одно название, постулат часто именуют законом гармонии. В этом случае происходит сравнение орбитального отрезка времени с радиусом планетной орбиты. Таким образом, для каждой планеты соотношение квадратных показателей периодов движения и среднего расстояния, возведённого в куб, до светила аналогично.

Немецкий учёный Иоганн Кеплер был тем, кто открыл законы движения планет вокруг Солнца. Данные постулаты способствовали установлению формы орбитальных путей, позволяли рассчитать период обращения и скорость, а также наблюдать изменение показателей скорости на участках сближения и отдаления от Солнца. Учёный доказал, что Земля не является исключением и движется вокруг Солнца, соответствуя всем трём теориям, как и все остальные планеты в Солнечной системе.


Источник

Поделиться ссылкой:

Источник: hikosmos.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.