Перший і другий закони Кеплера: як ми дізналися про рух планет Сонячної системи
Джерело:
Space.comЦе історія про те, як дитяче захоплення змінило історію розвитку науки. Історія про Йоганна Кеплера, який сформулював три чи не найважливіші закони в астрономії.
Отже, хто такий Йоганн Кеплер? Та у чому суть його першого й другого законів? Розповідаємо.
Також цікаво Як приготувати гарячий алкогольний коктейль Терпкий апельсин: спробуй себе в ролі барMENа
Що люди Європи знали про рух планет у Сонячній системі до Кеплера
Йоганнес Кеплер окреслив закони руху планет на початку XVII століття. Доти ж міркування європейського люду про Сонячну систему та космос загалом були хаотичними.
- Під впливом християнської релігії, яка називала Землю та людину вінцем творінь Бога, середньовічна наука також вважала Землю центром і Сонячної системи, і загалом Всесвіту.
- Звісно, моделі геліоцентричні (які припускали, що не Сонце літає навколо Землі, а навпаки) також були, і немало – від Аристарха Самоського у Давній Греції до Миколи Коперніка у XVI столітті.
А проте вони малювали орбіти планет гарненькими колами. Натомість закони Кеплера пояснюють зірку не як центр моделі, а як фокусну точку, навколо якої планети рухаються зі змінною швидкістю, залежною від відстані до зірки.
Хто такий Йоганнес Кеплер
Йоган (Йоганнес) Кеплер народився у 1571. І захопився астрономією ще змалку, спостерігаючи за кометою у 1577, потім – за місячним затемненням у 1580. Захоплення тривало усе його життя.
- У 1600 році цей німецький астроном і математик відвідав Прагу, щоб працювати з відомим вченим Тихо Браге.
- Той бачив потенціал Кеплера, і, кажуть, навіть трохи заздрив йому.
Не розкриваючи усіх своїх підрахунків, Браге дав Кеплеру завдання – вивчити орбіту Марса. І от…
Тихо Браге та Йоганнес Кеплер / Ілюстрація з твітера 1571johannes
І от поки Браге удосконалював свою геоцентричну модель Сонячної системи (тобто із Землею в центрі), Кеплер почав розуміти, що не все так просто.
Перший і другий закони Кеплера
Орбіта Марса погано вписувалася у геоцентричну модель. Погано вписувалася вона і ранні моделі Коперніка, у яких орбіти планет мали вигляд ідеальних кіл. Так Йоган Кеплер і з'ясував, що орбіти планет більше схожі на еліпси.
Отже, маємо перший закон Кеплера: "Орбіта планети є еліпсом із Сонцем в одному з двох фокусів".
Варто знати Галактична дзига і темна матерія: найцікавіше про розміри та структуру Чумацького Шляху
Що це за два фокуси?
- Тут треба додати трішки математики й навести визначення: еліпс – це лінія довкола двох точок фокусів, причому сума відстаней до цих фокусів однакова для кожної точки на лінії.
- За Кеплером, зірка перебуває в одній (приблизно) з цих точок фокусів, а планета рухається по лінії еліпса (також, ясна річ, приблизно).
Чому так?
- Планета та її зірка обертаються навколо спільного центру мас, але маса зірки набагато більша, ніж маса планети.
- Тож цей центр мас не просто розташований ближче до зірки, а взагалі часто лежить навіть під її поверхнею.
Логічно, тут же ж маємо і другий закон Кеплера: коли планета перебуває найближче до своєї зірки (у точці перигелію), то рухається найшвидше. І навпаки, коли планета летить найдальше від зірки (в афелії), то рухається найповільніше.
А от третій закон Йоганнес Кеплер сформулював аж через десять років після перших двох. Детально про нього – у наступній статті (очікуй на Men 24 зранку неділі 30 січня).