|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Закони руху планет. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття Планети завдяки своїм зовні складним рухам відіграли вирішальну роль в астрономії та взагалі у побудові фундаменту механіки та фізики. Ще давньогрецькі астрономи поставили питання, чи не є складні переміщення по небу, що спостерігаються, лише відображенням більш регулярних рухів планет у просторі. З цього часу починається теоретична побудова схем планетної системи, або, як ми говорили вище, кінематики планетних рухів у просторі. Один з перших коперніканців, німецький математик і астроном Еразм Рейнгольд (1511–1553) склав у 1551 році, ґрунтуючись на геліоцентричній системі Коперника, таблиці руху планет, названі ним "Прусські таблиці" Ці таблиці виявилися більш точними, ніж усі попередні, засновані на старих схемах, і це дуже сприяло зміцненню ідеї геліоцентризму, що насилу пробиває собі шлях крізь усталені століттями і звичні для тих часів погляди, а також долає реакційний ідеологічний тиск церкви. Проте незабаром астрономи виявили розбіжність цих таблиць з даними спостережень руху небесних тіл. Для передових учених було ясно, що вчення Коперника правильно, але треба було глибше дослідити та з'ясувати закони руху планет. Це завдання вирішив великий німецький вчений Кеплер. Йоганн Кеплер (1571-1630) з'явився на світ у маленькому містечку Вейлі поблизу Штутгарта. Кеплер народився в бідній сім'ї, і тому йому насилу вдалося закінчити школу і вступити в 1589 році в Тюбінгенський університет. Тут він із захопленням займався математикою та астрономією. Його вчитель професор Местлін потай був послідовником Коперника. Звичайно, в університеті Местлін викладав астрономію з Птолемея, але вдома він знайомив свого учня з основами нового вчення. І невдовзі Кеплер став гарячим і переконаним прихильником теорії Коперника. На відміну від Местліна, Кеплер не приховував своїх поглядів та переконань. Відкрита пропаганда вчення Коперника дуже скоро викликала ненависть місцевих богословів. Ще до закінчення університету, 1594 року, Йоганна посилають викладати математику до протестантського училища міста Граца, столиці австрійської провінції Штирії. Вже 1596 року він видає " Космографічну таємницю " , де, приймаючи висновок Коперника про центральне становище Сонця у планетної системі, намагається знайти зв'язок між відстанями планетних орбіт і радіусами сфер, у яких у порядку вписані і навколо яких описані правильні багатогранники. Незважаючи на те, що ця праця Кеплера залишалася ще взірцем схоластичного, квазінаукового мудрування, він приніс автору популярність. Знаменитий датський астроном-спостерігач Тихо Браге (1546–1601), який скептично ставився до самої схеми, віддав належне самостійності мислення молодого вченого, знання ним астрономії, мистецтву та наполегливості у обчисленнях і висловив бажання зустрітися з ним. Згодом зустріч мала виняткове значення для подальшого розвитку астрономії. У 1600 році Браге, що приїхав до Праги, запропонував Йоганну роботу в якості свого помічника для спостережень неба і астрономічних обчислень. Незадовго перед цим Браге був змушений залишити свою батьківщину Данію і збудовану ним там обсерваторію, де протягом чверті століття вів астрономічні спостереження. Ця обсерваторія була забезпечена кращими вимірювальними інструментами, а сам Браге був найдосвідченішим спостерігачем. Вчений з великим інтересом ставився до вчення Коперника, але прихильником його був. Він висував своє пояснення устрою світу: планети він визнавав супутниками Сонця, а Сонце, Місяць і зірки вважав тілами, що обертаються навколо Землі, за якою, таким чином, зберігалося становище центру всього Всесвіту. Браге працював разом із Кеплером недовго: 1601 року він помер. Після його смерті Кеплер почав вивчати матеріали з даними багаторічних астрономічних спостережень. Працюючи з них, особливо над матеріалами про рух Марса, Кеплер зробив чудове відкриття: він вивів закони руху планет, що стали основою теоретичної астрономії. Відправним пунктом для Кеплера було порівняння теорії та спостережень. Справа в тому, що до кінця XVI століття Прусські таблиці, складені, як уже говорилося вище, стали пророкувати рух планет дуже неточно Спостережені та обчислені за цими таблицями положення планет відрізнялися на 4-5 градусів, що було неприпустимо в астрономічній практиці. Звідси випливало, що планетна теорія Коперника потребує виправлення та доповнення. На початку Кеплер пішов шляхом уточнення та ускладнення схеми Коперника. Звичайно, він був глибоко переконаний у істинності принципу геліоцентризму і став підбирати нові комбінації кіл (епіциклів, ексцентрів). Йому вдалося підібрати зрештою таку комбінацію, що його схема давала помилку в порівнянні зі спостереженнями до 8 хвилин. Але Кеплер був упевнений, що Тихо Браге у своїх спостереженнях не міг припускатися таких помилок. Тому Кеплер зробив висновок, що "винна" теорія, оскільки вона не узгоджується з астрономічною практикою. Він відкинув повністю схему, засновану на епіциклах та ексцентрах, і почав шукати інші схеми. Кеплер прийшов до думки про неправильність думки, що встановилася з давніх-давен, про кругову форму планетних орбіт. Шляхом обчислень він довів, що планети рухаються не кругами, а еліпсами - замкнутими кривими, форма яких дещо відрізняється від кола. При вирішенні цього завдання Кеплеру довелося зустрітися з випадком, який, взагалі кажучи, методами математики постійних величин вирішено не міг. Справа зводилася до обчислення площі сектора ексцентричного кола. Якщо це завдання перекласти сучасною математичною мовою, ми прийдемо до еліптичного інтегралу. Дати вирішення завдання у квадратурах Кеплер, звісно, було, але не відступив перед виниклими труднощами і вирішив завдання шляхом підсумовування нескінченно великої кількості " актуалізованих " нескінченно малих. Цей підхід до вирішення важливого і складного практичного завдання був у новий час перший крок у передісторії математичного аналізу. Перший закон Кеплера передбачає, що Сонце перебуває над центрі еліпса, а особливої точці, званої фокусом. З цього випливає, що відстань планети від Сонця не завжди однакова. Так як еліпс - плоска фігура, то перший закон має на увазі, що кожна планета рухається, залишаючись весь час в одній і тій самій площині. Другий закон звучить так: радіус-вектор планети (тобто відрізок, що з'єднує Сонце та планету) описує рівні площі в рівні проміжки часу. Цей закон часто називають законом площ. Другий закон вказує, перш за все, на зміну швидкості руху планети її орбітою: чим ближче планета підходить до Сонця, тим швидше вона рухається. Але цей закон дає насправді більше. Він цілком визначає рух планети її еліптичної орбіті. Обидва закони Кеплера стали надбанням науки з 1609 року, коли було опубліковано його знамениту "Нову астрономію" - виклад основ нової небесної механіки. Однак вихід цього чудового твору не одразу привернув до себе належну увагу: навіть великий Галілей, мабуть, до кінця своїх днів так і не сприйняв законів Кеплера. Кеплер інтуїтивно відчував, що є закономірності, пов'язують всю планетну систему загалом. І він шукає ці закономірності протягом десяти років, що минули після публікації "Нової астрономії". Найбагатша фантазія і величезна старанність привели Кеплера до його так званого третього закону, який, як і перші два, грає найважливішу роль астрономії. Кеплер видає Гармонію світу, де він формулює третій закон планетних рухів. Вчений встановив сувору залежність між часом звернення планет та їхньою відстанню від Сонця. Виявилося, що квадрати періодів обігу будь-яких двох планет навколо сонця ставляться між собою як куби середніх відстаней від Сонця. Це – третій закон Кеплера. "Третій закон Кеплера відіграє ключову роль при визначенні мас планет і супутників, - пишуть у своїй книзі Є.А. Гребенніков і Ю.А. Рябов. спостережень, а маси планет безпосередньо з спостережень неможливо отримати.У нашому розпорядженні немає грандіозних космічних терезів, на одну чашу яких ми поклали б Сонце, а на іншу - планети.Третій закон Кеплера і компенсує відсутність таких космічних терезів, оскільки за його допомогою ми легко можемо визначити маси небесних тіл, що утворюють єдину систему. Закони Кеплера чудові і тим, що вони, якщо можна так висловитися, точніші, ніж сама дійсність. Вони являють собою точні математичні закони руху для ідеалізованої " Сонячної системи " , у якій планети - матеріальні точки нескінченно малої маси проти " Сонцем " . Насправді ж планети мають відчутну масу, тож у фактичному їхньому русі є відхилення від законів Кеплера. Така ситуація має місце у разі багатьох відомих зараз фізичних законів. Сьогодні можна сказати, що закони Кеплера точно описують рух планети в рамках завдання двох тіл, а наша Сонячна система є багатопланетною системою, тому для неї ці закони лише наближені. Парадоксальним є ще й той факт, що саме для Марса, спостереження якого і призвели до їх відкриття, закони Кеплера виконуються менш точно. Роботи Кеплера над створенням небесної механіки відіграли найважливішу роль у затвердженні та розвитку вчення Коперника. Ним був підготовлений ґрунт і для подальших досліджень, зокрема для відкриття Ньютоном закону всесвітнього тяжіння. Закони Кеплера і зараз зберігають своє значення: навчившись враховувати взаємодію небесних тіл, вчені їх використовують не лише для розрахунку рухів природних небесних тіл, але, що особливо важливо, і штучних, таких як космічні кораблі, свідками появи та вдосконалення яких є наше покоління. Автор: Самін Д.К.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Представлений інтерфейс USB 3.1 ▪ Проблема: на дорогах надто мало льоду та снігу ▪ Космічна передача даних за допомогою лазера
▪ розділ сайту Інструмент електрика. Добірка статей ▪ стаття Ювачов Данило Іванович (Данило Хармс). Знамениті афоризми ▪ стаття Що таке закон вільного падіння? Детальна відповідь ▪ стаття Лаконос багатоплідниковий. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Сенсорний маніпулятор електронного ключа Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page