Kakšni so Keplerjevi zakoni?
Keplerjevi zakoni ali zakoni gibanja planetov so znanstveni zakoni, ki opisujejo gibanje planetov okoli Sonca in so poimenovani po njihovem ustvarjalcu, nemškem astronomu Johannesu Keplerju (1571-1630).
Temeljni prispevek Keplerjevih zakonov je bil pokazati, da so orbite planetov eliptične in ne krožne, kot so prej verjeli.
V starih časih je astronomija temeljila na geocentrična teorija, po katerem so se Sonce in planeti vrteli okoli Zemlje. V 16. stoletju je Nikolaj Kopernik pokazal, da se planeti vrtijo okoli Sonca, ki se je imenovalo heliocentrična teorija.
Čeprav je heliocentrična teorija nadomestila geocentrično teorijo, sta oba delila skupno prepričanje: da so orbite planetov krožne. Zahvaljujoč Keplerjevi ugotovitvi bi lahko heliocentrično teorijo izpopolnili.
Keplerjevi zakoni so kinetični zakoni. To pomeni, da je njegova funkcija opis planetarnega gibanja, katerega značilnosti so ugotovljene po zaslugi matematičnih izračunov. Na podlagi teh informacij je leta kasneje Isaac Newton preučeval vzroke gibanja planetov.
Keplerjev prvi zakon ali zakon orbit
Keplerjev prvi zakon je znan tudi kot "zakon orbit". Ugotovite, da se planeti vrtijo okoli Sonca v eliptični orbiti. Sonce se nahaja v enem od žarišč elipse.
Izjava Keplerjevega prvega zakona je naslednja:
Planeti se eliptično gibljejo okoli Sonca, ki se nahaja v enem od žarišč elipse.
(a) pol-glavna os; (b) polmočna os; (c) goriščna razdalja ali razdalja od ostrenja do središča; (r) vektor polmera ali razdalja med točko m (planet) in fokus 1 (Sonce); (
1) zaprta krivulja z ekscentričnostjo 0 (krog); 2) zaprta krivulja z ekscentričnostjo 0,50 (elipsa).
The formula za izračun ekscentričnosti elipse je naslednji:
Je imenovan areolarna hitrost medtem ko za prehod na enakovrednih območjih potrebuje vektor polmera Ker je ta interval vedno enak, se sklene, da je areolarna hitrost konstantna.
To pomeni, da bolj ko je planet od Sonca, počasnejše je njegovo gibanje. Bližje kot je planet Soncu, hitreje se premika.
Na poti planeta sta dve točki, kjer nebesna telesa dosežejo svojo razdaljo in omejijo hitrost. Te točke se imenujejo perihel in afelij.
The perihelij To je Soncu najbližja točka planeta. Na tej točki planeti razvijejo svojo največjo hitrost.
The afelij je najbolj oddaljena točka med planetom in Soncem. Takrat planeti dosežejo svojo najmanjšo hitrost.
Keplerjev tretji zakon ali zakon obdobij
Tretji Keplerjev zakon je znan kot "zakon obdobij" ali "zakon harmonijev". Omogoča primerjavo značilnosti gibanja planetov med seboj. Primerjava upošteva orbitalno obdobje in polmer orbite vsakega planeta.
Obdobje kroženja je čas, ki je potreben, da planet popolnoma obide Sonce, polmer orbite pa je pol glavna os elipse.
Izjava tretjega zakona Keplerja je naslednja:
Kvadrat orbitalnega obdobja katerega koli planeta je sorazmeren kocki polmera orbite.
Če delimo kvadrat orbitalnega časa s kocko polmera orbite, bomo imeli kot rezultat konstanto, imenovano Keplerjeva konstanta. Keplerjeva konstanta je enaka za vsa nebesna telesa, ki krožijo okoli Sonca, saj ni odvisna od njih, temveč od sončne mase.
The formula za izračun tretjega Keplerjevega zakona je naslednje:
kje,
- T2 je čas ali orbitalno obdobje na kvadrat
- do3 je polmer ali pol-glavna os kocke v kocki
- K je konstanta
Za ponazoritev tega vprašanja lahko v naslednji tabeli primerjamo značilnosti vseh planetov, pri čemer upoštevamo orbitalno obdobje (T) in polmer orbite (a), da dobimo Keplerjevo konstanto (K). Obdobje kroženja je izraženo v letih, polmer orbite pa v astronomskih enotah (u.a.). Oglejmo si natančno vrednost K.
| Planet | T (leta) | a (u.a) | K |
|---|---|---|---|
| Živo srebro | 0,241 | 0,387 | 1,0002 |
| Venera | 0,615 | 0,723 | 1,000 |
| Zemljišče | 1 | 1 | 1,000 |
| Mars | 1,8881 | 1,524 | 0,999 |
| Jupiter | 11,86 | 5,204 | 0,997 |
| Saturn | 29,6 | 9,58 | 0,996 |
| Uran | 83,7 | 19,14 | 1,000 |
| Neptun | 165,4 | 30,2 | 0,993 |
Kot lahko vidimo v tabeli, je vrednost K praktično enaka za vse planete. Številčna razlika je majhna. To nam pove, da je delež kljub različnim značilnostim planetov enak. Temu pravimo Keplerjeva konstanta.
Morda vas bodo zanimali tudi:
- Newtonovi zakoni.
- Drugi zakon Newtona
