Первооткрывателем законов движения планет Солнечной системы был немецкий учёный Иоганн Кеплер. В ходе изучения системы Николая Коперника и наблюдений за небесными телами, сделанных Тихо Браге, он первым открыл основные закономерности перемещения небесных тел вокруг Солнца. В дальнейшем они вошли в историю как три закона Кеплера. Это было важное открытие в астрономии XVII века.
Первый закон Кеплера
Первый закон Кеплера
Немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер, живший в XVII веке, посвятил себя изучению Солнечной системы. При изучении научных трудов Коперника и Браге, он заметил неточности в описании схем планетных орбит и установил, что траектории движения некоторых планет никак не соответствовали идеальному кругу. Усовершенствовав все существовавшие на тот момент знания, он кратко сформулировал законы движения планет Солнечной системы.
В ходе длительных наблюдений Кеплер установил, что орбиты всех планет нашей системы располагаются почти в одной плоскости. Большинство из небесных тел движется по орбитам в форме эллипса, близкого к окружности. И лишь две планеты, Марс и Плутон, перемещаются вокруг Солнца по более вытянутым орбитам.
Суть первого закона Кеплера заключается в том, что все планеты Солнечной системы движутся по замкнутой кривой в форме эллипса, в одном из фокусов которого находится Солнце.
Существует всего два фокуса. Это две точки внутри кривой, сумма расстояний от которых до любой точки эллипса постоянна.
Вид орбиты, которую описывает тело, зависит от его скорости. При некоторой скорости тело описывает окружность около притягивающего центра. Такую скорость, которую называют первой космической скоростью, и придают телам, запускаемым в качестве искусственных спутников Земли. Она составляет около 8 км/сек.
Второй закон Кеплера
Установив, что орбита планет — это эллипс, учёный решил выяснить, на каких отрезках орбитального пути небесное тело замедляется и ускоряется.
Второй закон Кеплера гласит, что каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.
Со вторым законом Кеплера связаны два понятия, применимые к Солнечной системе:
- перигелий — ближайшая к Солнцу точка орбиты;
- афелий — наиболее удалённая точка орбиты.
Чтобы постоянство площадей сохранялось, небесное тело должно двигаться в разных точках орбиты с разной скоростью. Так, например, наша Земля движется вокруг Солнца неравномерно: в перигелии она имеет большую линейную скорость, чем в афелии.
Третий закон Кеплера
Между перигелием и афелием существует прямая связь. Отрезок, соединяющий эти две точки, называется большой осью орбиты. Если разделить этот отрезок пополам, то получится большая полуось, которую чаще используют в астрономии.
Третий закон Кеплера звучит так: отношение полных оборотов вокруг центральной звезды для двух любых планет системы, возведённых в квадрат, всегда равняется отношению больших полуосей орбитальных путей этих тел, возведённых в куб.
На основании этого закона можно вычислить продолжительность года любой планеты, зная её расстояние до Солнца. И, наоборот, по этому закону можно вычислить орбиту, зная период обращения.
Третий закон Кеплера выполняется как для планет, так и для спутников, и его погрешность составляет не более 1 %.
