Астрономічні спостереження

Спроби перевірити спроможність системи світу Коперника за допомогою астрономічних спостережень робилися не тільки Галілеєм, але й іншими вченими в XVI і початку XVII ст. Так, датський астроном Тихо Браге (1546-1601) протягом багатьох років проводив точні виміри положень і переміщень планет на небі. Результати своєї кропіткої праці він відобразив у об’ємних таблицях, якими згодом скористався його учень і послідовник Кеплер. Доповнивши дані Бразі результатами власних спостережень, Кеплер емпірично (зі спостережень) встановив три закони, по яких відбувається рух планет та інших тіл Сонячної системи.

Перш ніж сформулювати закони Кеплера, необхідно познайомитися з такою фігурою, як еліпс. На плоскій дошці закріпимо кінці нитки (наприклад, за допомогою канцелярських кнопок) і, натягуючи нитку олівцем, накреслимо на дошці замкнуту криву (рис. 29). Ми отримаємо еліпс.

Еліпсом називають геометричне місце точок, сума відстаней від кожної з яких до двох даних точок – фокусів еліпса – однакова. На малюнку позначені: О – центр еліпса, F1 і F2 – його фокуси. Чим ближче один до одного розташовані фокуси еліпса, тим він ближче за формою до кола. Якщо обидва фокусу знаходяться в одній точці, то еліпс перетворюється в коло. Перший закон Кеплера:

кожна з планет Сонячної системи рухається по еліпсу, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце.

Другий закон Кеплера:

радіус, що з’єднує центр Сонця з планетою, за рівні проміжки часу описує рівні площі (рис. 30).

Третій закон Кеплера:

квадрати періодів обертання планет навколо Сонця ставляться один до одного як куби середніх відстаней цих планет від Сонця.

Таким чином, якщо періоди обертання будь-яких двох планет рівні Т1 і Т2, а їх середні відстані від Сонця складають відповідно R1 і R2, то третій закон Кеплера.

Сформулювавши три закони, Кеплер не міг дати їм пояснення: він не знав причину, по якій рух небесних тіл підкоряється саме таким законам.

У цьому параграфі наведені лише окремі приклади, що показують, що до XVII ст. в ході проведення експериментів і спеціально організованих спостережень, в теоретичних дослідженнях і в практичній діяльності було виявлено безліч таких фактів, які не могли отримати пояснення на основі сформованих на той час теоретичних уявлень. Ці факти і висновки, отримані в результаті дослідів Галілея, спостережень Бразі і Кеплера, а також дослідів і спостережень інших вчених склали емпіричний базис, на основі якого Ньютоном була побудована перша фізична теорія – класична механіка.

Питання для самоперевірки

1. У чому полягав уявний експеримент Галілея, який показує, що швидкість вільно падаючого тіла не залежить від його маси?

2. Які натурні експерименти Галілей поставив для вивчення закономірностей вільного падіння?

3. У чому полягає принцип інерції Галілея? Як Галілей його обгрунтовував?

4. Сформулюйте закони Кеплера.

5. Чому можна сказати, що роботи Галілея, Кеплера та багатьох інших учених становлять емпіричний базис класичної механіки?

Посилання на основну публікацію