Care sunt legile lui Kepler?
Legile lui Kepler sau legile mișcării planetare sunt legi științifice care descriu mișcarea planetelor în jurul Soarelui. Acestea sunt numite după creatorul lor, astronomul german Johannes Kepler (1571-1630).
Contribuția fundamentală a legilor lui Kepler a fost aceea de a arăta că orbitele planetelor sunt eliptice și nu circulare așa cum se credea anterior.
În antichitate, astronomia se baza pe teoria geocentrică, conform căruia Soarele și planetele se învârteau în jurul Pământului. În secolul al XVI-lea, Nicolaus Copernic a arătat că planetele se învârteau în jurul Soarelui, care era numit teoria heliocentrică.
Deși teoria heliocentrică a înlocuit teoria geocentrică, amândoi împărtășeau o credință comună: că orbitele planetelor erau circulare. Datorită descoperirilor lui Kepler, teoria heliocentrică ar putea fi perfecționată.
Legile lui Kepler sunt legi cinetice. Aceasta înseamnă că funcția sa este de a descrie mișcarea planetară, ale cărei caracteristici sunt deduse grație calculelor matematice. Pe baza acestor informații, ani mai târziu, Isaac Newton a studiat cauzele mișcării planetelor.
Prima lege a lui Kepler sau legea orbitelor
Prima lege a lui Kepler este cunoscută și sub numele de „legea orbitelor”. Determinați că planetele se învârt în jurul Soarelui pe o orbită eliptică. Soarele este situat într-unul din focarele elipsei.
Declarația primei legi a lui Kepler este după cum urmează:
Planetele se mișcă eliptic în jurul Soarelui, care este situat la unul dintre focarele elipsei.
(a) Axa semi-majoră; (b) axa semi minoră; (c) distanța focală sau distanța de la focalizare la centru; (r) vectorul razei sau distanța dintre punct m (planeta) și focalizarea 1 (Soarele); (
1) Curbă închisă cu excentricitate 0 (cerc); 2) curbă închisă cu excentricitate 0,50 (elipsă).
formulă pentru a calcula excentricitatea elipsei este după cum urmează:
Se numeste viteza areolară în timp ce este nevoie de un vector de rază pentru a parcurge zone echivalente. Deoarece acest interval este întotdeauna același, se concluzionează că viteza areolară este constantă.
Aceasta implică faptul că cu cât o planetă este mai departe de Soare, cu atât mișcarea ei este mai lentă. Cu cât planeta este mai aproape de Soare, cu atât se mișcă mai repede.
Există două puncte pe calea unei planete în care corpurile cerești își ating distanțele și limitează viteza. Aceste puncte se numesc periheliu și afeliu.
periheliu Este cel mai apropiat punct al unei planete de Soare. În acest moment planetele își dezvoltă viteza maximă.
afeliu este cel mai îndepărtat punct dintre o planetă și Soare. În acel moment planetele ating viteza minimă.
A treia lege a lui Kepler sau legea perioadelor
A treia lege a lui Kepler este cunoscută sub numele de „legea perioadelor” sau „legea armoniilor”. Permite compararea caracteristicilor mișcării planetelor între ele. Comparația ia în considerare perioada orbitală și raza orbitei fiecărei planete.
Perioada orbitală este timpul necesar unei planete pentru a înconjura complet Soarele. Raza orbitei este axa semi-majoră a elipsei.
Declarația celei de-a treia legi a lui Kepler este după cum urmează:
Pătratul perioadei orbitale a oricărei planete este proporțional cu cubul razei orbitei.
Dacă împărțim pătratul timpului orbital la cubul razei orbitei, vom avea drept rezultat o constantă, numită constantă Kepler. Constanta Kepler este aceeași pentru toate corpurile cerești care orbitează Soarele, deoarece nu depinde de ele, ci de masa solară.
formulă pentru a calcula a treia lege a lui Kepler este după cum urmează:
Unde,
- T2 este timpul sau perioada orbitală pătrată
- la3 este raza sau axa semi-majoră a orbitei în cuburi
- K este constanta
Pentru a ilustra această întrebare, în tabelul următor putem compara caracteristicile tuturor planetelor, luând în considerare perioada orbitală (T) și raza orbitală (a) pentru a obține constanta Kepler (K). Perioada orbitală este exprimată în ani, iar raza orbitală este exprimată în unități astronomice (u.a.). Să aruncăm o privire atentă asupra valorii lui K.
| Planetă | T (ani) | a (u.a) | K |
|---|---|---|---|
| Mercur | 0,241 | 0,387 | 1,0002 |
| Venus | 0,615 | 0,723 | 1,000 |
| Teren | 1 | 1 | 1,000 |
| Marte | 1,8881 | 1,524 | 0,999 |
| Jupiter | 11,86 | 5,204 | 0,997 |
| Saturn | 29,6 | 9,58 | 0,996 |
| Uranus | 83,7 | 19,14 | 1,000 |
| Neptun | 165,4 | 30,2 | 0,993 |
După cum putem vedea în tabel, valoarea lui K este practic aceeași pentru toate planetele. Diferența numerică este mică. Acest lucru ne spune că, în ciuda caracteristicilor diferite ale planetelor, proporția este aceeași. Numim asta constantă Kepler.
Ați putea fi, de asemenea, interesat de:
- Legile lui Newton.
- A doua lege a lui Newton
