Что такое законы Кеплера?
Законы Кеплера или законы движения планет - это научные законы, описывающие движение планет вокруг Солнца. Они названы в честь своего создателя, немецкого астронома Иоганна Кеплера (1571-1630).
Фундаментальный вклад законов Кеплера состоял в том, чтобы показать, что орбиты планет эллиптические, а не круговые, как считалось ранее.
В древности астрономия основывалась на геоцентрическая теория, согласно которому Солнце и планеты вращались вокруг Земли. В 16 веке Николай Коперник показал, что планеты вращаются вокруг Солнца, которое было названо гелиоцентрическая теория.
Хотя гелиоцентрическая теория заменила геоцентрическую теорию, они обе разделяли общее убеждение: орбиты планет были круговыми. Благодаря открытию Кеплера гелиоцентрическая теория могла быть усовершенствована.
Законы Кеплера - кинетические законы. Это означает, что его функция заключается в описании движения планет, характеристики которого выводятся с помощью математических расчетов. Основываясь на этой информации, спустя годы Исаак Ньютон изучил причины движения планет.
Первый закон Кеплера или закон орбит
Первый закон Кеплера также известен как «закон орбит». Определите, что планеты вращаются вокруг Солнца по эллиптической орбите. Солнце находится в одном из фокусов эллипса.
Формулировка первого закона Кеплера такова:
Планеты движутся по эллипсу вокруг Солнца, которое находится в одном из фокусов эллипса.
а) большая полуось; (б) малая полуось; (c) фокусное расстояние или расстояние от фокуса до центра; (r) радиус-вектор или расстояние между точкой м (планета) и фокус 1 (Солнце); (
1) Замкнутая кривая с эксцентриситетом 0 (круг); 2) замкнутая кривая с эксцентриситетом 0,50 (эллипс).
В формула для вычисления эксцентриситета эллипса необходимо:
Назван ареолярная скорость в то время как для перемещения по эквивалентным областям требуется радиус-вектор. Поскольку этот интервал всегда один и тот же, делается вывод, что ареолярная скорость постоянна.
Это означает, что чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется. Чем ближе планета к Солнцу, тем быстрее она движется.
На пути планеты есть две точки, в которых небесные тела достигают своего расстояния и ограничивают скорость. Эти точки называются перигелием и афелием.
В перигелий Это ближайшая к Солнцу точка планеты. В этот момент планеты развивают максимальную скорость.
В афелий это самая дальняя точка между планетой и Солнцем. В этот момент планеты достигают своей минимальной скорости.
Третий закон Кеплера или закон периодов
Третий закон Кеплера известен как «закон периодов» или «закон гармоний». Это позволяет сравнивать характеристики движения планет друг с другом. При сравнении учитываются орбитальный период и радиус орбиты каждой планеты.
Орбитальный период - это время, за которое планета полностью обходит вокруг Солнца.Радиус орбиты - это большая полуось эллипса.
Формулировка третьего закона Кеплера такова:
Квадрат периода обращения любой планеты пропорционален кубу радиуса орбиты.
Если мы разделим квадрат орбитального времени на куб радиуса орбиты, мы получим в результате константу, называемую константой Кеплера. Постоянная Кеплера одинакова для всех небесных тел, вращающихся вокруг Солнца, поскольку зависит не от них, а от массы Солнца.
В формула вычислить третий закон Кеплера так:
где,
- Т2 квадрат времени или орбитального периода
- к3 - радиус или большая полуось орбиты в кубе
- K постоянная
Чтобы проиллюстрировать этот вопрос, в следующей таблице мы можем сравнить характеристики всех планет, принимая во внимание орбитальный период (T) и радиус орбиты (a), чтобы получить постоянную Кеплера (K). Орбитальный период выражается в годах, а радиус орбиты выражается в астрономических единицах (u.a.). Давайте внимательно посмотрим на значение K.
| Планета | T (лет) | а (u.a) | K |
|---|---|---|---|
| Меркурий | 0,241 | 0,387 | 1,0002 |
| Венера | 0,615 | 0,723 | 1,000 |
| Земля | 1 | 1 | 1,000 |
| Марс | 1,8881 | 1,524 | 0,999 |
| Юпитер | 11,86 | 5,204 | 0,997 |
| Сатурн | 29,6 | 9,58 | 0,996 |
| Уран | 83,7 | 19,14 | 1,000 |
| Нептун | 165,4 | 30,2 | 0,993 |
Как видно из таблицы, значение K практически одинаково для всех планет. Числовая разница крошечная. Это говорит нам о том, что, несмотря на разные характеристики планет, пропорции одинаковы. Мы называем это постоянной Кеплера.
Вам также может быть интересно:
- Законы Ньютона.
- Второй закон Ньютона
