Kādi ir Keplera likumi?
Keplera likumi vai planētu kustības likumi ir zinātniski likumi, kas raksturo planētu kustību ap Sauli. Tie ir nosaukti pēc viņu radītāja, vācu astronoma Johanesa Keplera (1571-1630).
Keplera likumu būtiskais ieguldījums bija parādīt, ka planētu orbītas ir elipsveida un nav apļveida, kā tika uzskatīts iepriekš.
Senos laikos astronomijas pamatā bija ģeocentriskā teorija, saskaņā ar kuru Saule un planētas griezās ap Zemi. 16. gadsimtā Nikolajs Koperniks parādīja, ka planētas griežas ap Sauli, kuru sauca heliocentriskā teorija.
Kaut arī heliocentriskā teorija aizstāja ģeocentrisko teoriju, viņiem abiem bija kopīgs uzskats: planētu orbītas bija apļveida. Pateicoties Keplera atklājumam, heliocentrisko teoriju varēja pilnveidot.
Keplera likumi ir kinētiski likumi. Tas nozīmē, ka tā funkcija ir aprakstīt planētas kustību, kuras īpašības tiek secinātas, pateicoties matemātiskiem aprēķiniem. Pamatojoties uz šo informāciju, gadus vēlāk Īzaks Ņūtons pētīja planētu pārvietošanās cēloņus.
Keplera pirmais likums vai orbītu likums
Pirmais Keplera likums ir pazīstams arī kā "orbītu likums". Nosakiet, vai planētas riņķo ap Sauli elipsveida orbītā. Saule atrodas vienā no elipses perēkļiem.
Keplera pirmā likuma paziņojums ir šāds:
Planētas elipsiski pārvietojas ap Sauli, kas atrodas vienā no elipsijas fokusiem.
a) daļēji galvenā ass; b) daļēji neliela ass; c) fokusa attālums vai attālums no fokusa līdz centram; r) rādiusa vektors vai attālums starp punktu m (planēta) un fokuss 1 (Saule); (
1) Slēgta līkne ar ekscentriskumu 0 (aplis); 2) slēgta līkne ar ekscentriskumu 0,50 (elipse).
The formula lai aprēķinātu elipses ekscentriskumu, ir šādi:
Ir nosaukts areolārais ātrums kamēr ekvivalentu apgabalu pārvietošanai nepieciešams rādiusa vektors. Tā kā šis intervāls vienmēr ir vienāds, tiek secināts, ka areola ātrums ir nemainīgs.
Tas nozīmē, ka, jo tālāk planēta atrodas no Saules, jo lēnāka ir tās kustība. Jo tuvāk planēta atrodas Saulei, jo ātrāk tā pārvietojas.
Planētas ceļā ir divi punkti, kur debess ķermeņi sasniedz attālumu un ierobežo ātrumu. Šos punktus sauc par perihēliju un afēliju.
The perihēlijs Tas ir vistuvākais planētas punkts Saulei. Šajā brīdī planētas attīsta savu maksimālo ātrumu.
The afēlija tas ir vistālākais punkts starp planētu un Sauli. Tajā brīdī planētas sasniedz minimālo ātrumu.
Keplera trešais likums vai periodu likums
Trešais Keplera likums ir pazīstams kā "periodu likums" vai "harmonijas likums". Tas ļauj salīdzināt planētu kustības īpašības savā starpā. Salīdzinājumā tiek ņemts vērā katras planētas orbītas periods un orbītas rādiuss.
Orbitālais periods ir laiks, kas nepieciešams, lai planēta pilnībā apietu Sauli. Orbītas rādiuss ir elipsijas pusvadošā ass.
Keplera trešā likuma paziņojums ir šāds:
Jebkuras planētas orbītas perioda kvadrāts ir proporcionāls orbītas rādiusa kubam.
Ja mēs dalām orbītas laika kvadrātu ar orbītas rādiusa kubu, rezultātā mums būs konstante, ko sauc par Keplera konstanti. Keplera konstante ir vienāda visiem debess ķermeņiem, kas riņķo ap Sauli, jo tā nav atkarīga no viņiem, bet gan no Saules masas.
The formula lai aprēķinātu Keplera trešo likumu, ir šāds:
kur,
- T2 ir laika vai orbītas periods kvadrātā
- uz3 ir kubveida orbītas rādiuss vai pusvadošā ass
- K ir konstante
Lai ilustrētu šo jautājumu, nākamajā tabulā mēs varam salīdzināt visu planētu raksturlielumus, ņemot vērā orbītas periodu (T) un orbītas rādiusu (a), lai iegūtu Keplera konstanti (K). Orbitālais periods ir izteikts gados, un orbītas rādiuss ir izteikts astronomiskās vienībās (u.a.). Apskatīsim cieši K. vērtību.
| Planēta | T (gadi) | a (ua) | K |
|---|---|---|---|
| Dzīvsudrabs | 0,241 | 0,387 | 1,0002 |
| Venera | 0,615 | 0,723 | 1,000 |
| Zeme | 1 | 1 | 1,000 |
| Marss | 1,8881 | 1,524 | 0,999 |
| Jupiters | 11,86 | 5,204 | 0,997 |
| Saturns | 29,6 | 9,58 | 0,996 |
| Urāns | 83,7 | 19,14 | 1,000 |
| Neptūns | 165,4 | 30,2 | 0,993 |
Kā redzam tabulā, K vērtība visām planētām ir praktiski vienāda. Skaitliskā atšķirība ir niecīga. Tas mums saka, ka, neskatoties uz atšķirīgajām planētu īpašībām, proporcija ir vienāda. Mēs to saucam par Keplera konstanti.
Jūs varētu interesēt arī:
- Ņūtona likumi.
- Otrais Ņūtona likums
