Jaké jsou Keplerovy zákony?
Keplerovy zákony nebo zákony planetárního pohybu jsou vědecké zákony, které popisují pohyb planet kolem Slunce. Jsou pojmenovány podle jejich tvůrce, německého astronoma Johannesa Keplera (1571-1630).
Zásadním příspěvkem Keplerových zákonů bylo ukázat, že oběžné dráhy planet jsou eliptické a ne kruhové, jak se dříve věřilo.
Ve starověku byla astronomie založena na geocentrická teorie, podle kterého se Slunce a planety točily kolem Země. V 16. století ukázal Mikuláš Koperník, že planety se točí kolem Slunce, kterému se říká heliocentrická teorie.
Ačkoli geocentrickou teorii nahradila heliocentrická teorie, oba sdíleli společnou víru: že oběžné dráhy planet byly kruhové. Díky Keplerovu zjištění mohla být heliocentrická teorie zdokonalena.
Keplerovy zákony jsou kinetické zákony. To znamená, že jeho funkcí je popsat planetární pohyb, jehož charakteristiky jsou odvozeny díky matematickým výpočtům. Na základě této informace o několik let později Isaac Newton studoval příčiny pohybu planet.
Keplerův první zákon nebo zákon o drahách
Keplerův první zákon je také znám jako „zákon o oběžných drahách“. Určete, že se planety točí kolem Slunce na eliptické dráze. Slunce se nachází v jednom z ohnisek elipsy.
Prohlášení prvního Keplerova zákona je následující:
Planety se pohybují elipticky kolem Slunce, které se nachází v jednom z ohnisek elipsy.
a) poloviční hlavní osa; b) poloviční vedlejší osa; c) ohnisková vzdálenost nebo vzdálenost od ohniska ke středu; r) vektor poloměru nebo vzdálenost mezi bodem m (planeta) a ohnisko 1 (Slunce); (
1) Uzavřená křivka s výstředností 0 (kruh); 2) uzavřená křivka s výstředností 0,50 (elipsa).
The vzorec výpočet výstřednosti elipsy je následující:
Je pojmenován areolární rychlost zatímco k cestování ekvivalentními oblastmi trvá vektor poloměru. Protože tento interval je vždy stejný, dochází k závěru, že areolární rychlost je konstantní.
To znamená, že čím dále je planeta od Slunce, tím pomalejší je její pohyb. Čím blíže je planeta ke Slunci, tím rychleji se pohybuje.
Na planetě jsou dva body, kde nebeská tělesa dosahují svých vzdáleností a omezují rychlost. Tyto body se nazývají perihelion a aphelion.
The přísluní Je to nejbližší bod planety ke Slunci. V tomto bodě planety vyvinou svoji maximální rychlost.
The afélium je to nejvzdálenější bod mezi planetou a Sluncem. V tomto bodě dosáhnou planety své minimální rychlosti.
Keplerův třetí zákon nebo zákon období
Keplerův třetí zákon je znám jako „zákon období“ nebo „zákon harmonií“. Umožňuje vzájemné porovnání charakteristik pohybu planet. Srovnání bere v úvahu oběžnou dobu a poloměr oběžné dráhy každé planety.
Oběžná doba je doba, za kterou planeta úplně obíhá kolem Slunce. Poloměr oběžné dráhy je poloviční hlavní osou elipsy.
Prohlášení třetího Keplerova zákona je následující:
Čtverec orbitální periody kterékoli planety je úměrný krychli poloměru oběžné dráhy.
Vydělíme-li čtverec orbitálního času krychlí o poloměru oběžné dráhy, vznikne nám konstanta, která se nazývá Keplerova konstanta. Keplerova konstanta je stejná pro všechna nebeská tělesa, která obíhají kolem Slunce, protože nezávisí na nich, ale na sluneční hmotě.
The vzorec výpočet třetího Keplerova zákona je následující:
kde,
- T2 je čas nebo oběžná doba na druhou
- na3 je poloměr nebo poloviční hlavní osa oběžné dráhy krychlový
- K. je konstanta
Pro ilustraci této otázky můžeme v následující tabulce porovnat charakteristiky všech planet s přihlédnutím k orbitální periodě (T) a orbitálnímu poloměru (a), abychom získali Keplerovu konstantu (K). Oběžná doba je vyjádřena v letech a poloměr oběžné dráhy je vyjádřen v astronomických jednotkách (neuvedeno). Podívejme se blíže na hodnotu K.
| Planeta | T (roky) | a (u.a) | K. |
|---|---|---|---|
| Rtuť | 0,241 | 0,387 | 1,0002 |
| Venuše | 0,615 | 0,723 | 1,000 |
| Přistát | 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 |
| Neptune | 165,4 | 30,2 | 0,993 |
Jak vidíme v tabulce, hodnota K je prakticky stejná pro všechny planety. Číselný rozdíl je malý. To nám říká, že navzdory různým charakteristikám planet je podíl stejný. Říkáme tomu Keplerova konstanta.
Mohlo by vás také zajímat:
- Newtonovy zákony.
- Druhý Newtonův zákon
