Иоганн Кеплер Три закона Кеплера

Иоганн Кеплер ( ) Иоганн Кеплер - великий немецкий астроном и математик. Он открыл три основных закона движения планет, изобрел оптическую систему, применяемую в частности, в современных рефракторах-телескопах Кеплеру пришлось за жизнь хлебнуть немало забот. Он был болезнен,страдал странной болезнью- множественностью зрения.

Иоганн Кеплер родился в Южной Германии в бедной протестантской семье. После обучения в монастырской школе в 1596 г. поступил в духовную семинарию при Тюбингенской академии. В эти годы он познакомился с гелиоцентрической системой Н. Коперника и сразу стал её сторонником. По окончании Академии в 1593 г. Кеплер, обвиненный в свободомыслии, не был допущен к богословской карьере и получил должность школьного учителя математики.

В 1597 году Кеплер женится на вдове Барбаре Мюллер фон Мулек. Их первые двое детей умирают во младенчестве, а жена заболевает эпилепсией. В довершение невзгод начинаются гонения на протестантов. Кеплер занесён в список изгоняемых «еретиков» и вынужден покинуть город. В 1600 г. он приехал в Прагу к знаменитому астроному Т. Браге, после смерти которого получил материалы его многочисленных наблюдений. Барбара Мюллер фон Мулек Иоганн Кеплер

Будучи великолепным наблюдателем, Тихо Браге за много лет составил объёмный труд по наблюдению планет и сотен звёзд, причём точность его измерений была существенно выше, чем у всех предшественников. На протяжении нескольких лет Кеплер внимательно изучает данные Браге и в результате тщательного анализа приходит к выводу, что траектория движения Марса представляет собой не круг, а эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце положение, известное сегодня как первый закон Кеплера.

С древнейших времен считалось, что небесные тела движутся по «идеальным кривым» - окружностям. Геоцентрическая система Птолемея Клавдий Птолемей (ок. 90 – ок. 160)

В теории Николая Коперника, создателя гелиоцентрической системы мира, круговое движение также не подвергалось сомнению. Николай Коперник (1473–1543) Гелиоцентрическая система мира Коперника

Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Первый закон Кеплера: Иллюстрация первого закона Кеплера на примере движения спутников Земли

Дальнейший анализ привёл ко второму закону: радиус-вектор, соединяющий планету и Солнце, в равное время описывает равные площади. Это означало, что чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется.

Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади. Второй закон Кеплера (закон равных площадей): Иллюстрация второго закона Кеплера на примере движения спутника Земли

Оба закона были сформулированы Кеплером в 1609 году в книге «Новая астрономия», причём, осторожности ради, он относил их только к Марсу. Новая модель движения вызвала огромный интерес среди учёных- коперниканцев, хотя не все они её приняли. Галилей кеплеровы эллипсы решительно отверг.

В 1610 году Галилей сообщает Кеплеру об открытии спутников Юпитера. Кеплер встречает это сообщение недоверчиво и в полемической работе «Разговор со Звёздным вестником» приводит несколько юмористическое возражение: «непонятно, к чему быть (спутникам), если на этой планете нет никого, кто бы мог любоваться этим зрелищем». Но позже, получив свой экземпляр телескопа, Кеплер изменил своё мнение, подтвердил наблюдение спутников и сам занялся теорией линз. Результатом стали усовершенствованный телескоп и фундаментальная работа «Диоптрика».

Иоганн Кеплер в 1611 г. усовершенствовал телескоп Галилея, заменив рассеивающую линзу в окуляре собирающей. Это позволило увеличить поле зрения и вынос зрачка, однако система Кеплера даёт перевёрнутое изображение. Преимуществом трубы Кеплера является также и то, что в ней имеется действительное промежуточное изображение, в плоскость которого можно поместить измерительную шкалу. По сути, все последующие телескопы-рефракторы являются трубами Кеплера.

В 1612 году, собрав скудные средства, Кеплер переезжает в Линц, где прожил 14 лет. Кеплер продолжает астрономические исследования и в 1618 году открывает третий закон. Этот результат Кеплер публикует в завершающей книге «Гармония мира», причём применяет его уже не только к Марсу, но и ко всем прочим планетам (включая, естественно, и Землю), а также к галилеевым спутникам.

Третий закон Кеплера Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся между собой как кубы больших полуосей их орбит.

В 1626 году в ходе Тридцатилетней войны Линц осаждён и вскоре захвачен. Начинаются грабежи и пожары; в числе прочих сгорает типография. Кеплер переезжает в Ульм. В 1630 году отправляется к императору в Регенсбург, чтобы получить хотя бы часть жалованья. По дороге сильно простужается и вскоре умирает.

Законы Кеплера соединяли в себе ясность, простоту и вычислительную мощь, хотя мистическая форма его системы мира основательно засоряла реальную суть великих открытий Кеплера. Тем не менее уже современники Кеплера убедились в точности новых законов, хотя их глубинный смысл до Ньютона оставался непонятным. Никаких попыток реанимировать модель Птолемея или предложить иную систему движения, кроме гелиоцентрической, больше не предпринималось. Заслуга Кеплера в том, что он открыл законы, не зная законы Всемирного тяготенья.Объяснить законы смог только Исак Ньютон.

Работа: Скрябиной Анастасии.