Millised on Kepleri seadused?
Kepleri seadused või planeediliikumise seadused on teadusseadused, mis kirjeldavad planeetide liikumist ümber Päikese. Need on nime saanud nende looja, saksa astronoomi Johannes Kepleri (1571-1630) järgi.
Kepleri seaduste põhiline panus oli näidata, et planeetide orbiidid on elliptilised ja mitte ümmargused, nagu varem arvati.
Iidsetel aegadel põhines astronoomia geotsentriline teooria, mille kohaselt Päike ja planeedid tiirlesid ümber Maa. 16. sajandil näitas Nicolaus Copernicus, et planeedid keerlesid ümber Päikese, mida kutsuti heliotsentriline teooria.
Ehkki heliotsentriline teooria asendas geotsentrilise teooria, olid nad mõlemad ühise arvamusega: planeetide orbiidid olid ümmargused. Tänu Kepleri leiule sai heliotsentrilist teooriat täiustada.
Kepleri seadused on kineetilised seadused. See tähendab, et selle ülesanne on kirjeldada planeedi liikumist, mille omadused tuletatakse tänu matemaatilistele arvutustele. Selle teabe põhjal uuris aastaid hiljem Isaac Newton planeetide liikumise põhjuseid.
Kepleri esimene või orbiidiseadus
Kepleri esimest seadust tuntakse ka kui "orbiidide seadust". Tehke kindlaks, et planeedid tiirlevad ümber Päikese elliptilisel orbiidil. Päike asub ühes ellipsi koldes.
Kepleri esimese seaduse avaldus on järgmine:
Planeedid liiguvad ellipsi kujul ümber Päikese, mis asub ellipsi ühes koldes.
a) poolpeamine telg; b) poolmoll telg; c) fookuskaugus või kaugus fookusest keskpunktini; r) raadiuse vektor või punkti vaheline kaugus m (planeet) ja fookus 1 (Päike); (
1) suletud kõver ekstsentrilisusega 0 (ring); 2) suletud kõver ekstsentrilisusega 0,50 (ellips).
The valem ellipsi ekstsentrilisuse arvutamiseks on järgmine:
On nime saanud areolaarne kiirus samal ajal kui ekvivalentsete alade läbimiseks kulub raadiusevektor. Kuna see intervall on alati sama, järeldatakse, et areolaarne kiirus on konstantne.
See tähendab, et mida kaugemal on planeet Päikesest, seda aeglasem on tema liikumine. Mida lähemal on planeet Päikesele, seda kiiremini ta liigub.
Planeedi teel on kaks punkti, kus taevakehad jõuavad oma kaugusele ja piiravad kiirust. Neid punkte nimetatakse periheeliooniks ja afeelioniks.
The periheelion See on planeedile Päikesele lähim punkt. Selles punktis arendavad planeedid oma maksimaalset kiirust.
The afeelion see on kõige kaugem punkt planeedi ja Päikese vahel. Sel hetkel saavutavad planeedid minimaalse kiiruse.
Kepleri kolmas seadus või perioodide seadus
Kepleri kolmas seadus on tuntud kui "perioodide seadus" või "harmoonia seadus". See võimaldab võrrelda planeetide liikumise omadusi üksteisega. Võrdluses võetakse arvesse iga planeedi orbiidi perioodi ja orbiidi raadiust.
Orbitaalperiood on aeg, mis kulub planeedil Päikese täielikuks läbimiseks. Orbiidi raadius on ellipsi pool-põhitelg.
Kepleri kolmanda seaduse väide on järgmine:
Mis tahes planeedi orbiidiperioodi ruut on võrdeline orbiidi raadiuse kuupiga.
Kui jagame orbiidi aja ruudu orbiidi raadiuse kuupiga, saame tulemuseks konstandi, mida nimetatakse Kepleri konstandiks. Kepleri konstant on kõigi Päikese ümber tiirlevate taevakehade jaoks sama, kuna see ei sõltu neist, vaid päikesemassist.
The valem Kepleri kolmanda seaduse arvutamiseks on järgmine:
kus
- T2 on aja või orbiidi periood ruudus
- kuni3 on kuubitud orbiidi raadius või poolteljev telg
- K on konstant
Selle küsimuse illustreerimiseks võime järgmises tabelis võrrelda kõigi planeetide omadusi, võttes arvesse orbitaalperioodi (T) ja orbiidi raadiust (a), et saada Kepleri konstant (K). Orbiidiperiood on väljendatud aastates ja orbiidi raadius astronoomilistes ühikutes (u.a.). Vaatame K väärtust tähelepanelikult.
| Planeet | T (aastat) | a (ua) | K |
|---|---|---|---|
| elavhõbe | 0,241 | 0,387 | 1,0002 |
| Veenus | 0,615 | 0,723 | 1,000 |
| Maa | 1 | 1 | 1,000 |
| Marss | 1,8881 | 1,524 | 0,999 |
| Jupiter | 11,86 | 5,204 | 0,997 |
| Saturn | 29,6 | 9,58 | 0,996 |
| Uraan | 83,7 | 19,14 | 1,000 |
| Neptuun | 165,4 | 30,2 | 0,993 |
Nagu näeme tabelist, on K väärtus kõigi planeetide jaoks praktiliselt sama. Numbriline erinevus on väike. See ütleb meile, et vaatamata planeetide erinevatele omadustele on osakaal sama. Me nimetame seda Kepleri konstantiks.
Samuti võite olla huvitatud:
- Newtoni seadused.
- Newtoni teine seadus
