|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
NAJWAŻNIEJSZE ODKRYCIA NAUKOWE
Prawa ruchu planet. Historia i istota odkryć naukowych
Katalog / Najważniejsze odkrycia naukowe Planety, ze względu na ich zewnętrznie złożone ruchy, odegrały decydującą rolę w astronomii i ogólnie w budowaniu podstaw mechaniki i fizyki. Nawet starożytni greccy astronomowie postawili pytanie, czy obserwowane złożone ruchy na niebie są jedynie odbiciem bardziej regularnych ruchów planet w kosmosie. Od tego czasu zaczyna się teoretyczna konstrukcja schematów układu planetarnego, czyli, jak powiedzieliśmy wyżej, kinematyki ruchów planet w przestrzeni. Jeden z pierwszych Koperników, niemiecki matematyk i astronom Erasmus Reingold (1511–1553), sporządzony w 1551 r., oparty na systemie heliocentrycznym Kopernik, tablice ruchu planet, które nazwał "Pruskimi Tablicami". Tabele te okazały się dokładniejsze niż wszystkie poprzednie, oparte na starych schematach, a to w znacznym stopniu przyczyniło się do umocnienia idei heliocentryzmu, która z wielkim trudem przebija się przez ugruntowane przez wieki poglądy i znane z tamtych czasów, a także przezwyciężenie reakcyjnego nacisku ideologicznego Kościoła. Niemniej astronomowie wkrótce odkryli rozbieżność między tymi tabelami a danymi obserwacyjnymi dotyczącymi ruchu ciał niebieskich. Dla zaawansowanych naukowców było jasne, że nauki Kopernika były poprawne, ale konieczne było głębsze zbadanie i poznanie praw ruchu planet. Ten problem rozwiązał wielki niemiecki naukowiec Kepler. Johannes Kepler (1571-1630) urodził się w małym miasteczku Vejle koło Stuttgartu. Kepler urodził się w ubogiej rodzinie, dlatego z wielkim trudem udało mu się ukończyć szkołę i w 1589 roku wstąpić na uniwersytet w Tybindze. Tutaj z entuzjazmem studiował matematykę i astronomię. Jego nauczyciel profesor Mestlin był potajemnie wyznawcą Kopernika. Oczywiście na uniwersytecie Mestlin uczył astronomii według Ptolemeusza, ale w domu wprowadził swojego studenta w podstawy nowej nauki. I wkrótce Kepler stał się gorącym i zagorzałym zwolennikiem teorii Kopernika. W przeciwieństwie do Maestlina, Kepler nie ukrywał swoich poglądów i przekonań. Otwarta propaganda nauk Kopernika bardzo szybko ściągnęła na niego nienawiść miejscowych teologów. Jeszcze przed ukończeniem uniwersytetu, w 1594 roku, Johann został wysłany do nauczania matematyki w szkole protestanckiej w mieście Graz, stolicy austriackiej prowincji Styria. Już w 1596 roku opublikował The Cosmographic Mystery, w którym akceptując wniosek Kopernika o centralnym położeniu Słońca w układzie planetarnym, próbuje znaleźć związek między odległościami orbit planet a promieniami sfer, w których występują wielościany regularne. wpisane w określonej kolejności i wokół których są opisane. Mimo że to dzieło Keplera było nadal wzorem scholastycznego, quasi-naukowego wyrafinowania, przyniosło autorowi sławę. Słynny duński astronom-obserwator Tycho Brahe (1546–1601), który sceptycznie podchodził do samego schematu, oddał hołd samodzielnemu myśleniu młodego naukowca, wiedzy astronomicznej, umiejętnościom i wytrwałości w obliczeniach oraz wyraził chęć spotkania się z nim. Spotkanie, które odbyło się później, miało wyjątkowe znaczenie dla dalszego rozwoju astronomii. W 1600 roku Brahe, który przybył do Pragi, zaproponował Johannowi pracę jako jego asystent do obserwacji nieba i obliczeń astronomicznych. Krótko przed tym Brahe został zmuszony do opuszczenia swojej ojczyzny Danii i zbudowanego tam obserwatorium, w którym przez ćwierć wieku prowadził obserwacje astronomiczne. Obserwatorium to było wyposażone w najlepsze przyrządy pomiarowe, a sam Brahe był najzdolniejszym obserwatorem. Naukowiec bardzo interesował się naukami Kopernika, ale nie był zwolennikiem. Przedstawił własne wyjaśnienie budowy świata: uznał planety za satelity Słońca, a Słońce, Księżyc i gwiazdy za ciała krążące wokół Ziemi, za którymi zatem położenie środka cały Wszechświat został zachowany. Brahe nie pracował długo z Keplerem: zmarł w 1601 roku. Po jego śmierci Kepler zaczął badać pozostałe materiały danymi z długoterminowych obserwacji astronomicznych. Pracując nad nimi, zwłaszcza nad materiałami o ruchu Marsa, Kepler dokonał niezwykłego odkrycia: wyprowadził prawa ruchu planet, które stały się podstawą astronomii teoretycznej. Punktem wyjścia Keplera było porównanie teorii z obserwacją. Faktem jest, że pod koniec XVI wieku skompilowane tablice pruskie, jak wspomniano powyżej, zaczęły bardzo niedokładnie przewidywać ruch planet.Pozycje planet obserwowane i obliczane na podstawie tych tablic różniły się o 4–5 stopni , co było nie do przyjęcia w praktyce astronomicznej. Wynikało z tego, że planetarna teoria Kopernika wymagała korekty i uzupełnienia. Na początku Kepler poszedł drogą dopracowania i skomplikowania schematu kopernikańskiego. Oczywiście był głęboko przekonany o prawdziwości zasady heliocentryzmu i zaczął dobierać nowe kombinacje kręgów (epicykle, ekscentry). Udało mu się w końcu wyłapać taką kombinację, że jego schemat dawał błąd w porównaniu z obserwacjami do 8 minut. Kepler był jednak pewien, że Tycho Brahe nie mógł popełnić takich błędów w swoich obserwacjach. Dlatego Kepler doszedł do wniosku, że teoria była „winna”, ponieważ nie zgadzała się z praktyką astronomiczną. Całkowicie porzucił schemat oparty na epicyklach i ekscentrykach i zaczął szukać innych schematów. Kepler doszedł do wniosku o błędności ustalonej od starożytności opinii o kołowym kształcie orbit planet. Za pomocą obliczeń udowodnił, że planety nie poruszają się po okręgach, ale po elipsach - zamkniętych krzywych, których kształt nieco różni się od koła. Rozwiązując ten problem, Kepler musiał zmierzyć się z przypadkiem, którego, ogólnie rzecz biorąc, nie można było rozwiązać metodami matematyki stałych. Sprawę sprowadzono do obliczenia pola sektora koła mimośrodowego. Jeśli ten problem zostanie przetłumaczony na współczesny język matematyczny, otrzymamy całkę eliptyczną. Kepler oczywiście nie mógł podać rozwiązania problemu w kwadraturach, ale nie cofnął się przed powstałymi trudnościami i rozwiązał problem, sumując nieskończenie dużą liczbę „zaktualizowanych” nieskończenie małych. Takie podejście do rozwiązania ważnego i złożonego problemu praktycznego stanowiło w czasach nowożytnych pierwszy krok w prehistorii analizy matematycznej. Pierwsze prawo Keplera sugeruje, że Słońce nie znajduje się w środku elipsy, ale w specjalnym punkcie zwanym ogniskiem. Z tego wynika, że odległość planety od Słońca nie zawsze jest taka sama. Ponieważ elipsa jest figurą płaską, pierwsze prawo implikuje, że każda planeta porusza się, pozostając cały czas w tej samej płaszczyźnie. Drugie prawo brzmi tak: wektor promienia planety (czyli odcinka łączącego Słońce i planetę) opisuje równe obszary w równych odstępach czasu. To prawo jest często nazywane prawem obszarów. Drugie prawo wskazuje przede wszystkim na zmianę prędkości planety na swojej orbicie: im bliżej planeta zbliża się do Słońca, tym szybciej się porusza. Ale to prawo faktycznie daje więcej. Całkowicie określa ruch planety na jej eliptycznej orbicie. Oba prawa Keplera stały się własnością nauki od 1609 roku, kiedy to opublikowano jego słynną „Nową Astronomię” – prezentację podstaw nowej mechaniki nieba. Jednak wydanie tego niezwykłego dzieła nie od razu przyciągnęło należytą uwagę: nawet wielkich Galileuszwidocznie do końca swoich dni nie zaakceptował praw Keplera. Kepler intuicyjnie wyczuwał, że istnieją wzorce, które łączą cały system planetarny jako całość. Szukał tych wzorców przez dziesięć lat, które upłynęły od publikacji New Astronomy. Najbogatsza fantazja i wielki zapał doprowadziły Keplera do jego tak zwanego trzeciego prawa, które, podobnie jak dwa pierwsze, odgrywa kluczową rolę w astronomii. Kepler publikuje „Harmonię świata”, w której formułuje trzecie prawo ruchu planet. Naukowiec ustalił ścisły związek między czasem obiegu planet a ich odległością od Słońca. Okazało się, że kwadraty okresów obiegu dowolnych dwóch planet wokół Słońca są ze sobą powiązane jak sześciany ich średnich odległości od Słońca. To jest trzecie prawo Keplera. „Trzecie prawo Keplera odgrywa kluczową rolę w określaniu mas planet i satelitów", piszą w swojej książce E.A. Grebennikov i Yu.A. Ryabov. „Rzeczywiście, okresy obiegu planet wokół Słońca i ich heliocentryczne odległości są określane za pomocą specjalne metody przetwarzania matematycznego obserwacje, a mas planet nie można uzyskać bezpośrednio z obserwacji.Nie mamy do dyspozycji imponujących skal kosmicznych, na których jednej misie umieścilibyśmy Słońce, a na innych planetach.Trzecie prawo Keplera rekompensuje brak takich kosmicznych skal, gdyż z jego pomocą możemy w łatwy sposób określić masy ciał niebieskich tworzących jeden układ. Prawa Keplera są również niezwykłe, ponieważ są, że tak powiem, dokładniejsze niż sama rzeczywistość. Reprezentują one dokładne matematyczne prawa ruchu wyidealizowanego „układu słonecznego”, w którym planety są materialnymi punktami o nieskończenie małej masie w porównaniu do „słońca”. W rzeczywistości planety mają znaczną masę, tak że w ich rzeczywistym ruchu występują odchylenia od praw Keplera. Taka sytuacja ma miejsce w przypadku wielu obecnie znanych praw fizycznych. Dziś możemy powiedzieć, że prawa Keplera dokładnie opisują ruch planety w ramach problemu dwóch ciał, a nasz Układ Słoneczny jest układem multiplanetarnym, więc te prawa są dla niego tylko przybliżone. Paradoksalne jest również to, że to dla Marsa, którego obserwacje doprowadziły do ich odkrycia, prawa Keplera są mniej dokładne. Praca Keplera nad stworzeniem mechaniki nieba odegrała ważną rolę w aprobacie i rozwoju nauk Kopernika. Przygotował grunt do dalszych badań, w szczególności do odkrycia Niuton prawo powszechnego ciążenia. Prawa Keplera wciąż zachowują swoje znaczenie: nauczywszy się uwzględniać interakcje ciał niebieskich, naukowcy wykorzystują je nie tylko do obliczania ruchów naturalnych ciał niebieskich, ale, co najważniejsze, także sztucznych, takich jak statki kosmiczne, świadkowie pojawienia się i doskonalenia, jakim jest nasze pokolenie. Autor: Samin D.K.
▪ promieniowanie rentgenowskie ▪ Fizjologia wyższej aktywności nerwowej
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Zegary atomowe potwierdzają teorię względności ▪ Superkondensator jest 5 razy cieńszy niż kartka papieru ▪ Samochody elektryczne w szkołach nauki jazdy ▪ Przenośny tłumacz Xiaomi Mi AI Translator
▪ sekcja strony Energia elektryczna dla początkujących. Wybór artykułu ▪ artykuł A ty, Brutusie! Popularne wyrażenie ▪ artykuł Grzałka (spawarka) z metalu. Opis pracy ▪ artykuł Ładowarka do akumulatorów do 24 ogniw. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony