Ιστορία της Αστρονομίας

Ιστορία της Αστρονομίας

18 Φεβρουαρίου 2016

Ο Γιόχαν Κέπλερ και οι νόμοι της κίνησης των πλανητών

Ο Johannes Kepler (1571 -1630) ένας ιδιοφυής Γερμανός που είχε πάθος για τα κάθε λογής μαθηματικά προβλήματα. Δεν ήταν παρατηρητής αλλά ένας εξαίρετος θεωρητικός που έστρεψε την προσοχή του στη βελτίωση της ακρίβειας του Κοπερνίκειου Συστήματος, πεπεισμένος ότι υπήρχε κάποιος βασικός φυσικός νόμος ή μια ομάδα νόμων που καθόριζαν τις κινήσεις των πλανητών.

Έτσι ο στόχος που έθεσε ήταν να κατανοήσει το σχήμα και το μέγεθος των πλανητικών τροχιών, καθώς και τη σχέση τους με τον απαιτούμενο χρόνο για την ολοκλήρωση μιας πλήρους περιφοράς.

Λόγω των θρησκευτικών διώξεων, ο Kepler, που ήταν Λουθηρανός έφυγε το 1598 από το Γκρατς της Αυστρίας και πήγε στην Πράγα για να συνεργαστεί με τον Tycho Brahe, τον οποίο και διαδέχτηκε ως Αυτοκρατορικός Μαθηματικός το 1601. Ο Tycho που ήταν ένας καταπληκτικός αστρονόμος παρατηρητής είχε κάνει αμέτρητες παρατηρήσεις, και γι αυτό ο Kepler επιχείρησε να ερμηνεύσει τις παρατηρήσεις του για τον Άρη. Ύστερα από επίπονη εργασία και αφού απέρριψε πολλά μοντέλα που διαφωνούσαν με τα ακριβή στοιχεία των παρατηρήσεων του Tycho, ο Kepler διαπίστωσε πως ο Άρης έχει μια ελλειπτική τροχιά, με τον Ήλιο στη μια του εστία.

Το δόγμα της κυκλικότητας των κινήσεων των πλανητών με σταθερές ταχύτητες, που είχε πρυτανεύσει στην ανάλυση των πλανητικών τροχιών επί 2.600 χρόνια είχε επιτέλους καταρρεύσει.

Υποστήριξε επίσης την ηλιοκεντρική άποψη του Κοπέρνικου για τον Κόσμο αλλά όπως είπαμε αφαίρεσε τις κυκλικές τροχιές των πλανητών. Όμως το μοντέλο αυτό δημιουργήθηκε μόνο αφού εξάντλησε κάθε συνδυασμό κυκλικών κινήσεων που θα μπορούσε να συλλάβει. Βασίζοντας την εργασία του στις λεπτολόγες και υπερβολικά ακριβείς παρατηρήσεις που έκανε με τα μάτια του ο Δανός αστρονόμος Tycho Brahe, ο Κέπλερ προσπάθησε περισσότερο από μια δεκαετία να ταιριάξει τις θέσεις του Άρη με κάποιο είδος κυκλικής κίνησης. Αλλά μόνο όταν αντικατάστησε τον κύκλο με την έλλειψη, μπόρεσε να ταιριάξει τις θέσεις του Άρη στο νέο μοντέλο του, όπως και τους άλλους πλανήτες.

Ύστερα δε από μακρές και επίμονες δοκιμές διαφόρων υποθέσεων, ο Κέπλερ έκανε δυο βασικές διαπιστώσει: πρώτον, ότι ο Άρης κινείται σε μια έλλειψη, με τον Ήλιο σε μία από τις δυο εστίες και, δεύτερον, ανακάλυψε το νόμο που καθορίζει την ταχύτητα με την οποία ο Άρης κινείται στα διάφορα τμήματα της τροχιάς του.

Οι νόμοι του ΚέπλερΑριστερά: Φαίνεται η ελλειπτική τροχιά της Γης γύρω από τον Ήλιο, που βρίσκεται στη μία εστία της έλλειψης. Επίσης, η επιβατική ακτίνα σε ίσους χρόνους κάνει ίσα εμβαδά

Η ελλειπτική τροχιά ήταν ο πρώτος νόμος του Κέπλερ. Αργότερα αντιμετώπισε το πρόβλημα των μεταβολών των ταχυτήτων των πλανητών. Ο δεύτερος νόμος περιγράφει το πώς η νοητή γραμμή που συνδέει τον πλανήτη με τον Ήλιο (επιβατική ακτίνα) σαρώνει σε ίσους χρόνους, ίσες επιφάνειες, κάτι που εξηγεί το γιατί ο πλανήτης κινείται γρηγορότερα όταν είναι πλησιέστερα στον Ήλιο. Ο τρίτος και τελικός νόμος της πλανητικής κίνησής του δίνει την ακριβή σχέση μεταξύ της απόστασης ενός πλανήτη από τον ήλιο και του χρόνου περιστροφής του – το τετράγωνο του ηλιακού έτους είναι ανάλογο του κύβου της μέσης απόστασης του από τον Ήλιο.

Οι δυο νόμοι του Κέπλερ δημοσιεύτηκαν το 1609, ενώ λίγο αργότερα απέδειξε ότι οι δυο αυτοί νόμοι έχουν ισχύ και για όλους τους άλλους πλανήτες. Με τους δυο αυτούς νόμους ο Κέπλερ μπορούσε να εξηγήσει άνετα τις κινήσεις των πλανητών σχεδόν με μηδαμινό λάθος. Ο τρίτος και τελευταίος νόμος του δημοσιεύτηκε το 1619, μέσα στο μυστικιστικό βιβλίο του De Harmonica Mundi.

Ο Kepler προσπάθησε επίσης να κατανοήσει τις δυνάμεις που προκαλούν τις πλανητικές κινήσεις, διατυπώνοντας τη λανθασμένη θέση ότι υπάρχει μαγνητική αλληλεπίδραση μεταξύ των πλανητών και του Ήλιου. Οι Ρουδολφιανοί του πίνακες τού 1627 ήταν οι πρώτοι σύγχρονοι αστρονομικοί πίνακες και χρησιμοποιούσαν τους λογαρίθμους τους οποίους μόλις είχε επινοήσει ο John Napier. Έδιναν στους αστρονόμους τη δυνατότητα να προβλέψουν τις θέσεις των πλανητών σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή του παρελθόντος, του παρόντος ή του μέλλοντος και η καταπληκτική τους ακρίβεια εξασφάλισε στον Kepler μεγάλη φήμη.

Pages: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24