Першовідкривачем законів руху планет Сонячної системи був німецький вчений Йоганн Кеплер. В ході вивчення системи Миколи Коперника і спостережень за небесними тілами, зроблених Тихо Браге, він першим відкрив основні закономірності переміщення небесних тіл навколо Сонця.
Надалі вони увійшли в історію як три закони Кеплера. Це було важливе відкриття в астрономії XVII століття.
Перший закон Кеплера
Німецький математик і астроном Йоганн Кеплер, що жив в XVII столітті, присвятив себе вивченню Сонячної системи. При вивченні наукових праць Коперника і Браге, він помітив неточності в описі схем планетних орбіт і встановив, що траєкторії руху деяких планет ніяк не відповідали ідеальному колу.
Удосконаливши всі існуючі на той момент знання, він коротко сформулював закони руху планет Сонячної системи.
В ході тривалих спостережень Кеплер встановив, що орбіти всіх планет нашої системи розташовуються майже в одній площині. Більшість з небесних тіл рухається по орбітах у формі еліпса, близького до кола. І лише дві планети, Марс і Плутон, переміщаються навколо Сонця по більш витягнутим орбітах.
Суть першого закону Кеплера полягає в тому, що всі планети Сонячної системи рухаються по замкнутій кривій у формі еліпса, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце.
Існує всього два фокуси. Це дві точки всередині кривої, сума відстаней від яких до будь-якої точки еліпса постійна.
Вид орбіти, яку описує тіло, залежить від його швидкості. При деякій швидкості тіло описує окружність близько притягує центру. Таку швидкість, яку називають першою космічною швидкістю, і надають тілам, що запускаються в якості штучних супутників Землі. Вона становить близько 8 км/сек.
Другий закон Кеплера
Встановивши, що орбіта планет — це еліпс, вчений вирішив з’ясувати, на яких відрізках орбітального шляху небесне тіло сповільнюється і прискорюється.
Другий закон Кеплера свідчить, що кожна планета рухається в площині, що проходить через центр Сонця, причому за рівні проміжки часу радіус-вектор, що з’єднує Сонце і планету, описує рівні площі.
З другим законом Кеплера пов’язані два поняття, застосовні до Сонячної системи:
- перигелій – найближча до Сонця точка орбіти;
- афелій – найбільш віддалена точка орбіти.
Щоб сталість площ зберігалося, небесне тіло повинно рухатися в різних точках орбіти з різною швидкістю. Так, наприклад, наша Земля рухається навколо Сонця нерівномірно: в перигелії вона має більшу лінійну швидкість, ніж в афелії.
Третій закон Кеплера
Між перигелієм і афелієм існує прямий зв’язок. Відрізок, що з’єднує ці дві точки, називається великою віссю орбіти. Якщо розділити цей відрізок навпіл, то вийде велика піввісь, яку частіше використовують в астрономії.
Третій закон Кеплера звучить так: відношення повних обертів навколо центральної зірки для двох будь-яких планет системи, зведених в квадрат, завжди дорівнює відношенню великих півосей орбітальних шляхів цих тіл, зведених в куб.
На підставі цього закону можна обчислити тривалість року будь-якої планети, знаючи її відстань до Сонця. І, навпаки, за цим Законом можна обчислити орбіту, знаючи період обертання.
Третій закон Кеплера виконується як для планет, так і для супутників, і його похибка становить не більше 1 %.
У доповіді з географії про рух планет Сонячної системи важливо описати три закони Кеплера, які є основоположними.
Що ми дізналися?
Закони Кеплера описують закономірності руху небесних тіл навколо Сонця. Планети Сонячної системи розташовуються в одній площині і обертаються навколо зірки по орбіті у формі еліпса.
Внаслідок цього планети рухаються в різних точках орбіти з різною швидкістю. Також закони Кеплера дозволяють обчислювати орбіту або тривалість року будь-якої планети.