Vilka är Keplers lagar?
Keplers lagar eller lagar om planetrörelser är vetenskapliga lagar som beskriver planeternas rörelse runt solen. De är uppkallade efter deras skapare, den tyska astronomen Johannes Kepler (1571-1630).
Det grundläggande bidraget från Keplers lagar var att visa att planeternas banor är elliptiska och inte cirkulära som man tidigare trodde.
I urminnes tider baserades astronomin på geocentrisk teori, enligt vilken solen och planeterna kretsade runt jorden. På 1500-talet visade Nicolaus Copernicus att planeterna kretsade kring solen, som kallades heliocentrisk teori.
Även om den heliocentriska teorin ersatte den geocentriska teorin, delade de båda en gemensam uppfattning: att planeternas banor var cirkulära. Tack vare Keplers upptäckt kunde den heliocentriska teorin bli perfekt.
Keplers lagar är kinetiska lagar. Detta innebär att dess funktion är att beskriva planetrörelsen, vars egenskaper härleds tack vare matematiska beräkningar. Baserat på denna information studerade Isaac Newton år senare orsakerna till planeternas rörelse.
Keplers första lag eller banor
Keplers första lag är också känd som "lagen om banor". Bestäm att planeterna kretsar kring solen i en elliptisk bana. Solen ligger i en av ellipsens fokus.
Uttalandet av Keplers första lag är som följer:
Planeterna rör sig elliptiskt runt solen, som ligger vid en av ellipsens fokus.
(a) halvhuvudaxel, (b) halvmindre axel; (c) brännvidd eller avstånd från fokus till centrum; (r) radievektor eller avstånd mellan punkten m (planet) och fokus 1 (sol); (
1) Stängd kurva med excentricitet 0 (cirkel); 2) sluten kurva med excentricitet 0,50 (ellips).
De formel att beräkna ellipsens excentricitet är som följer:
Heter areolär hastighet medan det krävs en radievektor för att resa motsvarande områden. Eftersom detta intervall alltid är detsamma dras slutsatsen att areolärhastigheten är konstant.
Detta innebär att ju längre en planet är från solen, desto långsammare blir dess rörelse. Ju närmare planeten är solen, desto snabbare rör sig den.
Det finns två punkter i vägen för en planet där himmellegemerna når sina avstånd och begränsar hastigheter. Dessa punkter kallas perihelion och aphelion.
De perihelium Det är den närmaste punkten på en planet till solen. Vid denna tidpunkt utvecklar planeterna sin maximala hastighet.
De aphelion det är den längsta punkten mellan en planet och solen. Vid den tidpunkten når planeterna sin lägsta hastighet.
Keplers tredje lag eller perioder
Keplers tredje lag är känd som "periodens lag" eller "harmonislag". Det gör det möjligt att jämföra egenskaperna hos planeternas rörelse med varandra. Jämförelsen tar hänsyn till omloppsperioden och omloppsradien för varje planet.
Omloppsperioden är den tid det tar för en planet att gå runt solen helt. Omloppsradien är ellipsens halvhuvudaxel.
Uttalandet av Keplers tredje lag är som följer:
Kvadraten för omloppsperioden på vilken planet som helst är proportionell mot kuben i omloppsradien.
Om vi delar kvadratet av omloppstiden med kuben i omloppsradien kommer vi att få en konstant, kallad Keplers konstant. Kepler-konstanten är densamma för alla himmellegemer som kretsar kring solen, eftersom den inte beror på dem utan på solmassan.
De formel att beräkna Keplers tredje lag är följande:
var,
- T2 är tiden eller omloppsperioden i kvadrat
- till3 är radien eller halvhuvudaxeln för banan i kubad
- K är konstanten
För att illustrera denna fråga kan vi i följande tabell jämföra egenskaperna hos alla planeter, med hänsyn till omloppsperioden (T) och omloppsradien (a) för att erhålla Keplers konstant (K). Omloppsperioden uttrycks i år och omloppsradien uttrycks i astronomiska enheter (u.a.). Låt oss ta en närmare titt på värdet av K.
| Planet | T (år) | a (u.a) | K |
|---|---|---|---|
| Kvicksilver | 0,241 | 0,387 | 1,0002 |
| Venus | 0,615 | 0,723 | 1,000 |
| Landa | 1 | 1 | 1,000 |
| Mars | 1,8881 | 1,524 | 0,999 |
| Jupiter | 11,86 | 5,204 | 0,997 |
| Saturnus | 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 är värdet på K praktiskt taget detsamma för alla planeter. Den numeriska skillnaden är liten. Detta berättar för oss att, trots planeternas olika egenskaper, är andelen densamma. Vi kallar detta Kepler-konstanten.
Du kanske också är intresserad av:
- Newtons lagar.
- Newtons andra lag
