Движение планет. Законы Кеплера

                                             Введение:

• Название: Движение планет. Законы Кеплера.
• Проблема: Понять, как работают законы Кеплера, и связано ли это со 2 законом Ньютона?
• Область исследования:   Проявление силы всемирного тяготения в космических масштабах.
• Цель: Я хочу проверить, работает ли 2 закон Ньютона в космических масштабах, а не только в пределах земли?
• Гипотеза: Из второго закона Ньютона можно получить все 3 закона Кеплера.
• Задачи: Использовать исторические сведения в качестве примера для ознакомления и изучения закона всемирного тяготения и законов Кеплера; Ознакомиться с историей открытия закона и его значением.
• Методы работы: Я анализировала и решала поставленную проблему путём ознакомления с историей открытия законов, черчения схем и диаграмм.

 Движение планет. Законы Кеплера.

          Сила, которая удерживает планеты на их орбитах — Сила всемирного тяготения. В центре солнечной системы Солнце. Планеты движутся вокруг него. Но люди не сразу догадались об этом. История эта очень длинная. Например: в третьем веке до нашей эры выяснилось что земля круглая, был известен даже её диаметр. Сделал это Эратосфен. Затем наступила эпоха, когда во главе всей науки было учение Аристотеля. Он считал, что мир состоит из двух частей: Земной, грешной и несовершенной и небесной, идеальной системы. Земля должна находится в центре, согласно Аристотелю, а поскольку планеты принадлежат идеальному миру, то они должны двигаться по идеальным траекториям, а идеальными траекториями в то время считали окружность. Получается, что если наблюдать за планетами, то они на фоне звёзд совершают довольно сложные движения, слово планета означает блуждающая звезда, они выписывают петли, также надо было объяснить почему планеты движутся петлеобразно, и в то же время они обязаны двигаться по круговым траекториям. Такую модель придумал Клавдий Птолемей, он считал, что земля находится в центре мира, такая система называлась геоцентрической.

[pic 1][pic 2]

[pic 3][pic 4][pic 5]

[pic 6]

[pic 7][pic 8]

Через много лет, эта система продемонстрировала свою несостоятельность, дело в том, что если предполагать, что планеты движутся по окружностям, то для того, чтобы объяснить петлеобразное движение планет на фоне звёзд Птолемею пришлось предположить, что планета движется вокруг земли по круговой орбите, центр которой лежит на окружности. Ему удалось с некоторой точностью предсказывать положение планет. Но с ростом точности астрономических наблюдений оказалось, что такая геоцентрическая система плохо работает.

           К 13 веку, чтобы описать достаточно точно движение тех 5 планет, которые к тому времени были известны (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн), оказалось, что количество эпициклов в солнечной системе достигло 70, т.е. чтобы описать удовлетворительно движение планет, нужно заставить эти 5 планет двигаться по 70 различным эпициклам.

И вот в 1535 году Николай Коперник высказал мысль, что на самом деле в центре находится не земля, а солнце, поэтому эта система называется гелиоцентрическая, т.е. планеты вращаются вокруг солнца по окружности. Он написал в 1535 году книгу «Об обращении небесных сфер». А издал её в 1543 году (в год своей смерти), потому что если бы церковь узнала о книге Коперника, то у него были бы большие неприятности, поскольку учение Аристотеля лежало в основе церковной доктрины. Там было описано движение планет вокруг солнца по окружности. В этой книге были приведены радиусы этих круговых орбит, правда тогда ещё не знали этих радиусов в милях и километрах, и за единицу был приняты радиус земной орбиты (одна астрономическая единица),(это где-то 150 миллионов километров). А радиусы орбит других планет, выражались через радиусы земной орбиты, т.е. в астрономических единицах. Были определены периоды из астрономических наблюдений. И хоть Коперник и был близок к истине, но не совсем.