Hva er Keplers lover?
Keplers lover eller lover om planetbevegelse er vitenskapelige lover som beskriver bevegelsen til planetene rundt solen. De er oppkalt etter skaperen sin, den tyske astronomen Johannes Kepler (1571-1630).
Det grunnleggende bidraget til Keplers lover var å vise at banene til planetene er elliptiske og ikke sirkulære slik man tidligere trodde.
I gamle tider var astronomi basert på geosentrisk teori, ifølge hvilke solen og planetene dreide seg rundt jorden. På 1500-tallet viste Nicolaus Copernicus at planetene dreide seg om solen, som ble kalt heliosentrisk teori.
Selv om den heliosentriske teorien erstattet den geosentriske teorien, delte de begge en felles tro: at banene til planetene var sirkulære. Takket være Keplers funn kunne den heliosentriske teorien bli perfeksjonert.
Keplers lover er kinetiske lover. Dette betyr at dens funksjon er å beskrive planetbevegelsen, hvis egenskaper blir utledet takket være matematiske beregninger. Basert på denne informasjonen studerte Isaac Newton år senere årsakene til planetenes bevegelse.
Keplers første lov eller omløpsloven
Keplers første lov er også kjent som "baneloven". Bestem at planetene dreier seg om solen i en elliptisk bane. Solen ligger i en av ellipsens fokus.
Uttalelsen om Keplers første lov er som følger:
Planetene beveger seg elliptisk rundt Solen, som ligger ved en av ellipsens fokus.
(a) Semi-hovedakse; (b) halv mindre akse; (c) brennvidde eller avstand fra fokus til sentrum; (r) radiusvektor eller avstand mellom punktet m (planet) og fokus 1 (sol); (
1) Lukket kurve med eksentrisitet 0 (sirkel); 2) lukket kurve med eksentrisitet 0,50 (ellipse).
De formel å beregne eksentrisiteten til ellipsen er som følger:
Heter areolar hastighet mens det tar en radiusvektor å reise tilsvarende områder. Siden dette intervallet alltid er det samme, konkluderes det at areolærhastigheten er konstant.
Dette innebærer at jo lenger en planet er fra solen, jo langsommere blir bevegelsen. Jo nærmere planeten er solen, jo raskere beveger den seg.
Det er to punkter på banen til en planet der himmellegemene når sine avstander og begrenser hastigheter. Disse punktene kalles perihelion og aphelion.
De perihelion Det er det nærmeste punktet på en planet til solen. På dette tidspunktet utvikler planetene sin maksimale hastighet.
De aphelion det er det lengste punktet mellom en planet og solen. På det tidspunktet når planetene sin minimale hastighet.
Keplers tredje lov eller periodelov
Keplers tredje lov er kjent som "lov om perioder" eller "lov om harmonier." Det gjør det mulig å sammenligne egenskapene til planetenes bevegelse med hverandre. Sammenligningen tar hensyn til omgangsperioden og bane-radiusen til hver planet.
Omkringstiden er den tiden det tar for en planet å gå rundt solen fullstendig. Radien til bane er ellipsens halvstore akse.
Uttalelsen om Keplers tredje lov er som følger:
Kvadratet for omgangsperioden til en hvilken som helst planet er proporsjonal med kuben i baneens radius.
Hvis vi deler kvadratet til omløpstiden med kuben i bane-radiusen, vil vi få et konstant, kalt Keplers konstant. Kepler-konstanten er den samme for alle himmellegemer som kretser rundt solen, siden den ikke er avhengig av dem, men av solmassen.
De formel å beregne Keplers tredje lov er som følger:
hvor,
- T2 er tiden eller omløpsperioden i kvadrat
- til3 er radiusen eller halv-hovedaksen til banen i kubikk
- K er det konstante
For å illustrere dette spørsmålet, kan vi i den følgende tabellen sammenligne egenskapene til alle planetene, med tanke på omløpstiden (T) og omløpsradiusen (a) for å oppnå Keplers konstant (K). Omløpsperioden uttrykkes i år, og omløpsradien uttrykkes i astronomiske enheter (u.a.). La oss se nærmere på verdien av K.
| Planet | T (år) | a (u.a) | K |
|---|---|---|---|
| Kvikksølv | 0,241 | 0,387 | 1,0002 |
| Venus | 0,615 | 0,723 | 1,000 |
| Land | 1 | 1 | 1,000 |
| Mars | 1,8881 | 1,524 | 0,999 |
| Jupiter | 11,86 | 5,204 | 0,997 |
| Saturn | 29,6 | 9,58 | 0,996 |
| Uranus | 83,7 | 19,14 | 1,000 |
| Neptun | 165,4 | 30,2 | 0,993 |
Som vi kan se i tabellen er verdien av K praktisk talt den samme for alle planetene. Den numeriske forskjellen er liten. Dette forteller oss at, til tross for de forskjellige egenskapene til planetene, er andelen den samme. Vi kaller dette Kepler-konstanten.
Du kan også være interessert i:
- Newtons lover.
- Newtons andre lov
