Πώς εξηγείτε τους νόμους της πλανητικής κίνησης;

Εξηγώντας τους νόμους της πλανητικής κίνησης του Kepler

Ο Johannes Kepler, ένας λαμπρός αστρονόμος, διατύπωσε τρεις νόμους που περιγράφουν την κίνηση των πλανητών γύρω από τον ήλιο. Αυτοί οι νόμοι επανάσταση στην κατανόησή μας για το ηλιακό σύστημα και έθεσαν τα θεμέλια για το νόμο της καθολικής βαρύτητας του Νεύτωνα. Εδώ είναι πώς να τους εξηγήσετε:

1. Νόμος ελλείψεων:

* Τι λέει: Οι πλανήτες κινούνται σε ελλειπτικές τροχιές, με τον ήλιο σε ένα επίκεντρο της ελλειπτικής.

* Επεξήγηση: Φανταστείτε έναν ελαφρώς σπασμένο κύκλο. Αυτή είναι μια ελλειπτική. Ο ήλιος δεν είναι στο κέντρο της ελλειπτικής, αλλά σε ένα από τα δύο εστιακά σημεία. Ως πλανήτης τροχιές, πλησιάζει στον ήλιο σε ένα σημείο (Perihelion) και μακρύτερα μακριά σε ένα άλλο (Aphelion). Αυτό εξηγεί γιατί οι πλανήτες δεν κινούνται με σταθερή ταχύτητα, αλλά μάλλον ταχύτερα όταν πιο κοντά στον ήλιο και πιο αργά όταν μακριά.

2. Νόμος των περιοχών:

* Τι λέει: Μια γραμμή που προέρχεται από τον ήλιο σε έναν πλανήτη σαρώνει τις ίσες περιοχές σε ίσες χρονικές στιγμές.

* Επεξήγηση: Φανταστείτε ότι ο πλανήτης κινείται κατά μήκος του ελλειπτικού μονοπατιού του. Η γραμμή που συνδέει τον πλανήτη με τον ήλιο σαρώνει μια συγκεκριμένη περιοχή σε μια δεδομένη χρονική στιγμή. Ο νόμος δηλώνει ότι αυτή η περιοχή είναι πάντα η ίδια, ακόμη και αν ο πλανήτης κινείται γρηγορότερα ή πιο αργά σε διαφορετικά σημεία της τροχιάς του. Αυτό υποδηλώνει ότι η ταχύτητα ενός πλανήτη δεν είναι σταθερή, αλλά ποικίλλει για να διατηρήσει ένα σταθερό ρυθμό σάρωσης περιοχής.

3. Νόμος περί περιόδων:

* Τι λέει: Το τετράγωνο της τροχιακής περιόδου ενός πλανήτη (ο χρόνος που χρειάζεται για να ολοκληρωθεί μια τροχιά) είναι ανάλογη προς τον κύβο της μέσης απόστασης του από τον ήλιο.

* Επεξήγηση: Αυτός ο νόμος καθιερώνει μια σχέση μεταξύ του χρόνου που χρειάζεται ένας πλανήτης για να περιστρέψει τον ήλιο και πόσο μακριά είναι. Οι πλανήτες που είναι μακρύτερα από τον ήλιο χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να ολοκληρώσουν μια τροχιά και αυτή η σχέση καθορίζεται μαθηματικά από τον νόμο περί τετραγωνικών καφέ.

αναλογία:

Φανταστείτε ότι ταλαντεύετε μια μπάλα σε μια χορδή. Το μονοπάτι της μπάλας μοιάζει με μια ελλειπτική. Όσο πιο γρήγορα κουνάτε την μπάλα, τόσο ευρύτερη γίνεται η έλλειψη. Οι νόμοι του Kepler περιγράφουν αυτήν την πρόταση:

* Νόμος των ελλείψεων: Το μονοπάτι της μπάλας είναι μια ελλειπτική, όχι ένας κύκλος.

* Νόμος των περιοχών: Η μπάλα καλύπτει ίσες περιοχές σε ίσα χρονικά διαστήματα, που σημαίνει ότι κινείται γρηγορότερα όταν πιο κοντά στο χέρι σας και πιο αργή όταν μακρύτερα μακριά.

* Νόμος περί περιόδων: Ο χρόνος που χρειάζεται η μπάλα για να ολοκληρώσει μια κούνια εξαρτάται από το πόσο καιρό είναι η συμβολοσειρά (η απόσταση).

Σημασία:

Οι νόμοι του Kepler είναι θεμελιώδεις για την κατανόηση της κίνησης των πλανητών και άλλων ουράνιων σωμάτων στο σύμπαν. Έβαλαν τις βάσεις για τη θεωρία της καθολικής βαρύτητας του Isaac Newton, η οποία εξηγεί τη δύναμη που κρατά τους πλανήτες στις τροχιές τους. Αυτοί οι νόμοι εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη και την κατανόηση των κινήσεων των αντικειμένων σε όλο το ηλιακό μας σύστημα και πέραν αυτού.