Чудили ли сте се някога кой е? Йохан Кеплер? Е, той беше много важен немски учен, който се откроява със своите познания по астрономия и философия, той дойде да създаде и демонстрира съществуването на трите закона за движението на планетите, които днес се наричат закони на Кеплер. Каним ви да прочетете тази статия, за да научите повече за живота и работата му.
Биография на Йоханес Кеплер
По негово време Йохан Кеплер беше толкова важно, че той дойде да работи заедно с Тихо Брахе, по-късно го замени на позицията на императорския математик на Рудолф II. Благодарение на неговите изключителни постижения, Международният астрономически съюз кръсти лунен астроблем с името на Кеплер през 1935 г. Нека научим малко повече за живота му
Детство
Годината на неговото раждане е 1571 в германския град Вюртемберг, който тогава е херцогство. От малък е бил човек, страдащ от много заболявания, като късогледство, стомашни заболявания и го измъчваха главоболия. Когато е на три години, той се разболява от едра шарка, чиито последици включват изключително инвалидизиращо зрение.
Въпреки че винаги е имал сериозни здравословни проблеми, той винаги е бил ясно дете, с голяма интелигентност, което с удоволствие прави голямо впечатление сред хората, отседнали в общежитието на майка му, използвайки необикновените си математически дарби. През 1584 г. той успява да влезе в протестантската семинария в град Аделберг.
проучвания
Благодарение на доказаната си интелигентност през 1589 г. той започва да учи теология в университета в Тюбинген. Озовавайки се там, той имал възможността да има Маестлин за негов учител по математика, който вече имал познания за хелиоцентричната теория на Коперник и широко я споделял.
Кеплер следва учението на Питагор и вярва, че Бог е най-великият геометър, създател на хармонична вселена, наблюдавайки в простотата на питагорейската теория характеристика на Божия творчески план. Той продължава да учи в Тюбинген, дори след като получава магистърска степен през 1591 г.
брак
Йохан Кеплер той е бил женен два пъти. Първият му брак, резултат от абсолютно удобство, е сключен на 27 април 1597 г. с мис Барбара Мюлер. Този брак, уреден от негови роднини, го направи двойка на едра жена, с прост дух, която имаше отвратителен характер.
академична кариера
През 1594 г. той напуска Тюбинген, за да замине за Грац, град в Австрия, където преследва кариерата си като професор в университета, преподавайки аритметика, геометрия и реторика, като успява да посвети свободното си време на хоби, което е астрономия.
Имаме предвид време, когато разликата между вярата и науката не е била напълно начертана и механиката на начина, по който се движат небесните тела, все още е била практически неизвестна. Всъщност се твърдеше, че подобни движения се подчиняват на божествените закони.
Докато беше в Грац, той публикува алманаси, съдържащи астрологични прогнози, съставени от Кеплер, въпреки че той не беше съгласен с някои от насоките.
След това, през 1600 г., той заминава да живее в град Прага, който днес е столица на Чешката република, по покана на известния астроном Тихо Брахе, който общува с Кеплер, след като е чел неговите публикации. Професор Брахе почина на следващата година и Кеплер зае поста си като придворен математик и астроном на императора.
За дълго време Йохан Кеплер Той поддържа теория, която комбинира геоцентризма с хелиоцентризма, за да трансформира по-късно своите геоцентрични проекти към хелиоцентризъм. Въпреки че беше постигнал целта си, той продължи да открива сериозни несъответствия между пътя, който според неговите изчисления е трябвало да извървят небесните тела и този, който те действително са направили.
Това заключение го накара да спекулира, че, съставляващ Слънце тялото, от което произлиза силата, която кара планетите да се въртят в тяхната среда, когато пътят между планета и Слънцето се увеличи, скоростта, с която се извършва движението, трябваше да бъде намалена. За да може да направи това твърдение, той трябваше да се отърве от възприетото схващане преди хиляди години, че маршрутът, изграден от небесните тела, е направен с помощта на кръгови орбити.
През 1612 г. той получава почетната позиция на математик на провинциите Горна Австрия, които съставляват област Линц. Въпреки получените отличия и неговите открития, Йохан Кеплер той не беше доволен.
Той беше убеден, че хармонията и простотата са правилата, които управляват Вселената, затова винаги е търсил проста връзка, чрез която времето на революция на планетите, днес известни като орбитални периоди, и разстоянието до планетите могат да да се обясни. Слънце.
Йохан Кеплер Отне му повече от девет години, за да получи тази проста връзка и да пристъпи към формулирането на третия закон за движение на планетите, според който орбиталният период на планетата е пропорционален на голямата полуос на елипсата, издигната в степен на 3/2.
През 1628 г. той влиза, за да оказва услугите си на заповедта на А. фон Валенщайн, в град Саган, тогавашна провинция Силезия, който му дава думата да отмени дълга, който короната е договорила с него през годините, които бяха изминали, но той така и не го изпълни. Едва месец преди да почине, поради треска, Йохан Кеплер той беше напуснал Силезия, за да намери нова позиция.
смърт
Йохан Кеплер Той умира през 1630 г. в град Регенсбург, докато пътува със семейството си от Линц до Саган. На надгробната му плоча е гравиран следният епитаф, създаден от него:
„Измерих небесата, а сега измервам сенките.
В небето сияеше духът.
На земята почива тялото"
научна работа
През 1594 г., когато Йохан Кеплер Той напусна град Тюбинген и отиде в Грац, в Австрия, той създаде хипотеза за сложна геометрия, за да се опита да обясни разделенията между планетарните орбити, които погрешно се смятаха за кръгови по това време.
Анализирайки хипотезата си, Кеплер заключи, че Орбита от планетите са били елипсовидни. Но тези първи отчисления съвпаднаха само с 5% с реалността. Той също така заяви, че Слънцето е това, което упражнява сила, чиято величина намалява обратно пропорционално на разстоянието и кара планетите да се движат около орбитите си.
През 1596 г. той успява да публикува трактат, наречен Mysterium Cosmographicum. Значението на тази работа идва от факта, че тя е израз на първата обширна и правдоподобна научна демонстрация на геометричните предимства на теорията на Коперник.
На следващата година, през 1597 г., той публикува Mysterium Cosmographicum, в който оставя изрично доказателство за удобствата, които от позицията на геометричната наука произлизат от теорията на хелиоцентризма.
Йохан Кеплер Той е професор по астрономия и математика в университета в Грац от 1954 до 1600 г., когато му е предложена позицията на асистент на датския астроном Тихо Брахе в Пражката обсерватория. По времето, когато Брахе умира през 1601 г., Кеплер е поел позицията си на императорски математик и придворен астроном на император Рудолф II.
От произведенията му, произведени през този период, една от най-важните е Astronomia Nova, публикувана през 1609 г. Това е голямата компилация от неговите усърдни усилия да изчисли орбитата на планетата Марс, за която той се опитва почти изключително да улови в това са неговите изчисления на орбитата на тази планета.
В Astronomia Nova той въвежда два от трите си добре известни закона за движението на планетите, които днес се наричат закони на Кеплер. През 1610 г. той публикува Dissertatio cum Nuncio Sidereo, който се занимава с наблюденията, направени от Галилео Галилей.
На следващата година той успява да направи свои собствени наблюдения по отношение на спътниците, описани от италианския учен, благодарение на помощта на телескоп, публикувайки резултатите от тези наблюдения в своя труд Narratio de Observatis Quatuor Jovis Satellitibus.
Той е назначен за математик на австрийските държави през 1612 г. Докато е на тази длъжност, той се пребивава в Линц, където написва своята Harmonices Mundi, Libri (1619), в която излага третия си закон, за да демонстрира линейната връзка от средното разстояние от планета до Слънцето.
в същия период Йохан Кеплер издава Epitome Astronomiae Copernicanae (1618-1621), където успява да събере всичките си открития в една публикация.
Същото значение има и първият му учебник по астрономия, който се основава на принципите на Коперник и който през следващите три десетилетия оказва изключително влияние, привличайки много астрономи към кеплеровския коперникизъм.
Последната съответна работа, публикувана, докато Кеплер е все още жив, са Рудолфиновите таблици през 1625 г. Въз основа на информацията, събрана от Брахе, новите таблици за движението на планетите успяват да намалят средните грешки на реалната позиция на планета от 5° до 10′.
По-късно английският математик и физик сър Исак Нютон взе за основа теориите и наблюденията на Йоханес Кеплер, като теоретична основа за формулирането на неговия закон за всемирното притегляне.
Ако проявявате интерес, можете да видите и Биография на Исак Нютон.
Кеплер също има важен принос в оптиката, като успява да формулира следното:
- Основен закон на фотометрията
- Пълно отражение
- Първата теория на съвременното зрение
- Той разработи безкрайно малка система, предшественик на безкрайно малките изчисления на Лайбниц и Нютон.
Трите закона на Кеплер
Германският астроном създава трите добре известни закона, които носят неговото име, след като анализира данните от голям брой наблюдения, направени от Тихо Брахе (1546-1601) за движението на планетите, по-специално на планетата Марс.
Йохан Кеплер, използвайки изключително сложни изчисления, успя да заключи, че има съответни разлики между изчислената траектория на планетата Марс и наблюденията на Брахе, разлики, които в някои случаи достигат 8 дъгови минути, всъщност наблюденията на Брахе имат точност от около 2 дъга.
Тези открити разлики му помогнаха да открие каква е истинската орбита на планетата Марс и другите планети от Слънчевата система.
1-ви закон Елиптични орбити
Кеплер твърди, противно на кръговата теория, че орбитите на планетите са елипси, които имат малък ексцентриситет и в които Слънцето се намира в един от фокусите си. Ако го погледнете внимателно, ви създава впечатлението, че първоначално елипсата е кръг, който е леко сплескан.
На теория името елипса се дава на плоска и затворена крива, в която сумата от разстоянието до фокусите (неподвижни точки, F1 и F2) от която и да е от точките M, които я образуват, е постоянна и равна на дължината на голяма ос на елипсата (сегмент AB). Малката ос на елипсата е отсечка CD, тя е перпендикулярна на отсечка AB и го пресича по средата.
Ексцентриситетът представлява степента на модификация на елипсата. Ексцентриситет от нула не съществува, следователно би бил перфектен кръг. Колкото по-голяма е модификацията на ексцентриситета, толкова по-голям е броят на ъглите на елипсата.
Орбитите с ъгли, равни на единица, се наричат параболични орбити, а тези, по-големи от една, се наричат хиперболични орбити.
Ако разстоянието между фокусите F1F2 е равно на нула, както в случая с кръга, ексцентриситетът също ще доведе до нула.
Заключението, до което достига Кеплер, е, че орбитите на планетите са елиптични, с малка модификация или наклонност. В случая на планетата Земя, стойността на синуситета е 0.017, планетата с най-голяма степен на модификация в своята елипса е Плутон с 0.248, следван отблизо от Меркурий с 0.206.
2-ро закон на орбитите
Радиус векторът, който свързва планетите с центъра на Слънцето, може да покрие същите области за едно и също време. Орбиталната скорост на планетата, която е скоростта, с която тя се движи по своята орбита, е променлива, обратно пропорционална на разстоянието от Слънцето. Следователно се заключава, че на по-голямо разстояние орбиталната скорост ще бъде по-ниска, докато при по-къси разстояния, орбиталната скорост ще бъде по-висока.
Орбиталната скорост на планетите ще бъде максимална, когато те са в точката на орбитата си, която е най-близо до Слънцето, която се нарича перихелий, и те ще имат минимална скорост в най-отдалечената си точка от Слънцето, наречена афелий.
Векторът на планетата е въображаемата линия, която свързва центъра на планетата със Слънцето в даден момент. От друга страна, този орбитален вектор ще бъде равен на сумата от времеви интервали, които планетата отнема, за да премине от един вектор към друг, докато завърши един оборот.
Със заключенията, направени от Кеплер относно неговия анализ на елиптичните орбити, той открива, че тъй като растението е по-близо до слънцето, то трябва да се движи по-бързо, като установи, че времето, когато планетата се движи от един вектор към друг, трябва да бъде еднакво за всички прехвърля чрез следните вектори.
3-то Хармоничен закон и звездата на Кеплер
През месец октомври на 1604 г. Йохан Кеплер успя да види свръхновата в нашата Галактика, която по-късно ще бъде кръстена с името на звездата на Кеплер. Същата супернова може да бъде видяна от други европейски учени, като Бруновски в Прага, който си кореспондира с Кеплер, Алтобели във Верона и Клавий в Рим и Капра и Мариус в Падуа.
Кеплер, въз основа на работата на Брахе, прави подробен анализ на тази появила се свръхнова в книгата си De Stella Nova in Pede Serpentarii, чрез нейния превод, Новата звезда в подножието на Змееносец, като полага основите на своята теория, че Вселената е винаги в движение и че е повлиян от важни модификации.
Интензитетът на звездата беше такъв, че можеше да се наблюдава с просто око в рамките на 18 месеца след появата си. Тази супернова звезда се намира само на 13.000 XNUMX светлинни години от планетата Земя.
Впоследствие не беше възможно да се наблюдава друга свръхнова в нашата собствена галактика. Поради еволюцията на яркостта на звездата, която е била измерена и наблюдавана, днес се смята, че тя е свръхнова тип I.
Резюме на произведенията на Кеплер
В резултат на изследванията му, провеждани през целия му живот, Йохан Кеплер Той публикува следните произведения, които са подредени хронологично:
- Mysterium cosmographicum (Космическата мистерия, 1596 г.).
- Astronomiae Pars Optica (Оптичната част на астрономията, 1604 г.).
- De Stella nova в pede Serpentarii (Новата звезда в подножието на Ophiuchus, 1604 г.). На 17 октомври 1604 г. Кеплер наблюдава появата на нова звезда. Наблюдението, което беше потвърдено от други европейски астрономи, събуди дълбоко любопитството му. В допълнение към интереса от астрономическа гледна точка, това беше съществен философски въпрос, тъй като Кеплер винаги защитаваше теорията, че Вселената не е нещо статично. Сега е известно, че звездата на Кеплер е свръхнова от клас I.
- нова астрономия (Нова астрономия, 1609 г.).
- диоптър (Диоптър, 1611 г.). Въз основа на късогледството, от което страдаше, Кеплер винаги се интересуваше от оптиката. Практическите заключения от тази работа доведоха до очила или лещи, които помогнаха на хората с късогледство и пресбиопия да виждат по-добре, като също така допринесоха за дизайна на нов телескоп, който се използва за астрономически наблюдения от години, който получи името на телескопа Кеплер. .
- De Vero Anno quo Aeternus Dei Filius Humanam Naturam in Utero Benedictae Virginis Mariae Assumpsit (1613 г.). Благодарение на специалните знания, които е придобил, Йоханес Кеплер написва тази любопитна и кратка работа, в която демонстрира с научни данни, че Исус е роден през 4 година пр.н.е.
- Epitome astronomiae Copernicanae (публикуван в три части, 1618-1621).
- Хармонизирайте света (Хармонията на световете, 1619).
- Tabulae Rudolphinae (1627).
- Сомниум (Сънят, 1634) е фантастична история, в която главните герои могат величествено да наблюдават спектакъла на Земята, която се обръща към себе си. Благодарение на тази работа беше възможно да се потвърди, че Кеплер е първият автор на научна фантастика в историята.
Освен работата си като астроном и математик, Йохан Кеплер Той стана много важен астролог. Две прогнози, чиито бяха много уместни, първата се отнасяше за посевите, а втората беше свързана с това кой ще спечели битка срещу турците, му дадоха престиж, тъй като беше смятан за майстор в изкуството да тълкува оракулите на звезди.
Тази дейност, с която Кеплер не се гордееше особено, успя да му осигури значителен икономически доход в момент, когато доходите му преминаваха през трудни времена.
Неговото несъгласие беше такова, че се твърди, че Йоханес Кеплер дори е казал, че астрологията на блудницата трябва да поддържа майка си, астрономията, защото заплатите на математиците са толкова ниски, че неизбежно майката ще трябва да гладува. Ако дъщерята не получи препитание. Това твърдение не оставя никакво съмнение относно възгледа на Кеплер за астрологията.
- Масите Рудолфин. Това не е произведение на Йоханес Кеплер, толкова известно, колкото неговите добре познати закони за движение на планетите, и въпреки това те представляват една от най-важните върхови произведения на Кеплер, защото са основен елемент в началото на новата астрономия.
Първоначално тези маси са произведение по поръчка на крал Родолфо II, поради което носят името на Рудолфинас. Първоначално те са поверени на Тихо Брахе, но поради смъртта му работата е поверена на Кеплер, който прилага новите си теории при разработването им, за да усъвършенства изчисленията на позициите на Слънцето и Луната.
Това му позволи да може да изчисли времето, когато ще се случат затъмненията, не само по това време, но за всяка дата, независимо дали преди, или след християнската ера.
Анализирайки го, може да се заключи, че „Таблиците“ са наистина титанично произведение, което предлага демонстрация на стотиците страници с хиляди изчисления, които Кеплер е трябвало да направи в течение на 22 дълги години. За негов късмет, при извършването на голям брой изчисления, Кеплер успя да използва, тъй като те вече бяха въведени в математическите науки, логаритмите на Нейпиер, практиката на които Кеплер усъвършенства.
Уместността на Las Tablas Rudolfinas беше такава, че те оказаха съществено влияние върху изготвянето на ефемеридни календари и върху навигацията за повече от 200 години.