Хто відкрив закони руху планет?
Відео: 17.12-1 Рух планет. закони Кеплера
«Закони Кеплера» - це словосполучення знайоме всім, хто захоплюється астрономією. Хто ж ця людина? Зв`язок і взаємозалежність який об`єктивної дійсності він описав? Астроном, математик, богослов, філософ, розумна людина свого часу Йоганн Кеплер (1571-1630) відкрив закони руху планет сонячної системи.
Початок шляху
Йоганн Кеплер, уродженець міста Вайль дер Штадт (Німеччина), прийшов в цей світ в грудні 1571 року. Слабенький, з поганим зором дитина подолав усі, щоб перемогти в цьому житті. Навчання хлопчика почалася в Леонберзі, куди переселилася родина. Пізніше він перейшов в заклад підвищеного типу - латинську школу, щоб вивчити основи мови, який мав намір використовувати в майбутніх публікаціях.
В 1589 році закінчив школу при монастирі Маульбронн в містечку Adelburg. У 1591 році вступив до університету в Тюбінгені. Ефективна освітня система була створена герцогами на хвилі введення лютеранства. За допомогою грантів і стипендій для бідних влада намагалася забезпечити університети абітурієнтами, з яких можна було виховати добре освічених священнослужителів, здатних захищати нову віру за часів бурхливих релігійних суперечок.
Відео: "Йоганн Кеплер - німецький математик, астроном" проект"Енциклопедія"
В період перебування в навчальному закладі Кеплер потрапив під вплив професора астрономії Міхаеля Мёстліна. Останній таємно поділяв погляди Коперника щодо ідеї геліоцентричної (Сонце в центрі) Всесвіту, хоча навчав студентів «по Птолемею» (Земля в центрі). Глибоке знання ідей польського вченого викликало у Кеплера великий інтерес до астрономії. Так у теорії Коперника з`явився ще один прихильник, який прагнув особисто осягнути закони руху планет навколо Сонця.
Сонячна система - витвір мистецтва
Як не дивно, той, хто згодом відкрив закони руху планет, що не відносив себе до астрономам за покликанням. Протягом усього життя Кеплер вважав, що Сонячна система - твір мистецтва, переповнене містичними явищами, мріяв стати священиком. Свій інтерес до теорії Коперника астроном пояснював тим, що перш ніж робити висновки з власних досліджень, він повинен вивчити різні думки.
Відео: Закони Кеплера
Проте викладачі університету говорили про Кеплере, як про студента, що володіє чудовим розумом. У 1591 році, отримавши ступінь магістра, вчений продовжив свої дослідження в області теології. Коли вони були близькі до завершення, стало відомо, що в лютеранської школі в Граці помер професор математики. Тюбингенский університет рекомендував взяти на цю посаду талановитого в усіх відношеннях випускника. Так що ж, прощайте закони руху планет?
В ім`я Бога
22-річний Йоганн неохоче відмовився від свого початкового покликання бути священиком, але все-таки почав виконувати обов`язки викладача математики в Граці. Під час читання лекцій в своєму класі початківець вчитель зображав на дошці якісь геометричні фігури за участю концентричних кіл і трикутників. І раптом його осяяла думка, що подібні фігури відображають певний фіксований співвідношення між розмірами двох кіл, за умови, що трикутник рівносторонній. А яке співвідношення розмірів на площі між двома колами? Розумовий процес набирав обертів.
Через рік незвичайний богослов опублікував свою першу роботу «Таємниця світобудови» (1596). У ній він виклав свої творчі погляди на таємниці Всесвіту, підкріплені релігійними переконаннями.
Той, хто відкрив закони руху планет, зробив це в ім`я Бога. Розкриваючи математичний план Всесвіту, дослідник прийшов до висновку: шість планет укладені в сфери, між якими вписуються п`ять правильних багатогранників. Звичайно, версія грунтувалася на тому «факт», що існує тільки 6 небесних тіл. Навколо орбіти Землі Кеплер окреслив ідеальний додекаедр і сферу, що стосується орбіти Марса.
вчинені багатогранники
Навколо області Марса вчений зобразив тетраедр і сферу, суміжну орбіті Юпітера. У ікосаедр в орбітальній сфері Землі відмінно «вписалася» сфера Венери. З використанням залишилися видів скоєних багатогранників це ж було зроблено з іншими. Вражаюче, але співвідношення сусідніх планетарних орбіт, представлені в гніздовий моделі сфер Кеплера, збіглося з розрахунками Коперника.
Відкриваючи закони руху планет, священик з математичним розумом спирався в першу чергу на божественне натхнення. У нього не було ніякої реальної основи для аргументів. Значення трактату «Таємниці світобудови» полягає в тому, що це був перший рішучий крок на шляху визнання геліоцентричної системи світу, викладеної Коперником.
Припущення проти високої точності
У вересні 1598 року протестанти в Граці, в тому числі Кеплер, були витіснені з міста католицькими правителями. Хоча Йогану дозволили повернутися, становище залишалося дуже напруженим. У пошуках підтримки він звернувся до Тихо Браге - математику і астроному при дворі імператора Рудольфа II. Вчений був відомий своєю вражаючою колекцією планетарних спостережень.
Він знав про працю «Таємниця світобудови». Але коли в 1600 році його творець прибув в обсерваторію Тихо, розташовану за межами міста Праги, Бразі, який займався високоточними (на ті часи) дослідженнями, вітав його як автора конкретної роботи, але не як свого колегу. Протистояння між ними тривало до самої смерті данського астронома, яка сталася через рік. Після відходу суперника в інший світ Кеплеру довірили охороняти скарбницю його спостережень. Вони дуже допомогли досліднику стати тим, хто відкрив закони руху планет навколо Сонця.
шлях Марса
Останні дослідження Бразі по створенню таблиці руху планет не були завершені. Всі надії покладалися на наступника. Він був призначений імперським математиком. Незважаючи на напружені відносини з спочилим колегою, Кеплер був вільний переслідувати свої власні інтереси в астрономії. Він вирішив продовжити його спостереження Марса і описати власне бачення орбіти цієї планети.
Йоганн був упевнений: відкривши складний марсіанський шлях, можна розкрити шляхи руху всіх інших «мандрівників Всесвіту». Всупереч поширеній думці, він не просто використовував спостереження Бразі, щоб вибрати геометричну фігуру, яка відповідає опису. Вчорашній теолог направив зусилля на відкриття фізичної теорії руху «сестричок, які живуть в безповітряному просторі», з якого можна вивести їх орбіти. Після титанічної дослідницької роботи з`явилися три закони руху планет.
перший закон
I. Орбіти планет являють собою еліпси з Сонцем в одному з фокусів.
Закон руху планет в Сонячній системі встановив, що планети рухаються по еліпсу. Він з`явився після восьми років розрахунків з використанням бази, складеної Тихо Браге на підставі спостережень планетарного руху Зірки Марс. Свою працю Йоганн назвав «Нова астрономія».
Отже, згідно з першим Закону Кеплера, будь еліпс має дві геометричні точки, звані фокусами (фокус в однині). Загальна відстань від планети до кожного з вогнищ підсумовується завжди однаково, незалежно від того, де планета знаходиться на шляху свого руху. Важливість відкриття в тому, що припущення, що орбіти не є ідеальними колами (як в геоцентричної теорії) наблизило людей до більш точному і чіткому розумінню картини світу.
другий закон
II. Лінія, що з`єднує планету з Сонцем (радіус-вектор) долає рівновеликі площі в рівні проміжки часу, в той час коли планета рухається навколо еліпса.
Тобто в будь-який проміжок часу, наприклад, через 30 днів, планета долає ту ж площу, незалежно від того, який період ви вибираєте. Вона рухається швидше під час наближення до Сонця і повільніше при видаленні, але йде з мінливою швидкістю, коли рухається навколо своєї орбіти. Саме «спритне» рух спостерігається в перигелії (найближча до Сонця точка) і саме «статечне» -в афелії (найбільш віддалена від Сонця точка). Так розсудив той, хто відкрив закони руху планет.
третій закон
III. Квадрат загального періоду часу обертання по орбіті (Т) пропорційний кубу середньої відстані від планети до Сонця (R).
Цей принцип іноді називають законом гармонії. Він порівнює орбітальний період часу і радіус орбіти планет. Суть відкриття Кеплера полягає в наступному: ставлення квадратів періодів руху і кубів середніх відстаней від Сонця є однаковим для кожної планети.
Повторимо, закони руху планет Кеплера були засновані на тривалих серйозних спостереженнях і математично оброблені. Відображаючи закономірності, вони не виявляли обумовленості явищ. Пізніше знаменитий першовідкривач закону Всесвітнього тяжіння Ньютон довів, що відгадка крилася в фізичному властивості тел притягатися один до одного.
Тінь мого тіла тут
Незважаючи на свій успіх, Кеплер постійно страждав від фінансових неприємностей, брак часу на дослідження, переїздів в пошуках місць, де терпимо ставляться до його релігійними переконаннями. Кілька разів він намагався отримати посаду викладача в Тюбінгені, але був сприйнятий як зрадник, протестант і отримав відмову.
Йоганн Кеплер помер 15 листопада 1630 роки від нападу гострого лихоманки. Похований на протестантському кладовищі. В епітафії його законний син написав: «Я використовував для вимірювання небеса. Тепер я повинен вимірювати тіні Землі. Незважаючи на те що душа моя на небі, тінь мого тіла лежить тут ».
Так, спочатку в дусі середньовічних понять вчений вважав, що планети рухаються тому, що у них є душі, це жива магія, а не просто грудочки матерії. Пізніше він зрозумів, що науковий підхід більш виправданий. Що ж, священик і астроном, який відкрив закони руху планет, чесно пройшов шлях прозріння. Але зізнаємося самі собі: іноді здається, що в наскрізь наукової Всесвіту так багато містики!
