Přemýšleli jste někdy, kdo to byl? Johannes Kepler? No byl to velmi významný německý vědec, který vynikal svými znalostmi v astronomii a filozofii, přišel vytvořit a demonstrovat existenci tří zákonů pohybu planet, kterým se dnes říká Keplerovy zákony. Zveme vás k přečtení tohoto článku, kde se dozvíte více o jeho životě a díle.
Biografie Johannese Keplera
Ve své době Johannes Kepler bylo to tak důležité, že začal spolupracovat s Tycho Brahem a později ho nahradil ve funkci císařského matematika Rudolfa II. Kvůli jeho mimořádným úspěchům pokřtila Mezinárodní astronomická unie v roce 1935 lunárního astronóma jménem Kepler. Pojďme se dozvědět něco více o jeho životě
Dětství
Rok jeho narození byl 1571 v německém městě Wurttemberg, které bylo tehdy vévodstvím. Odmala byl člověkem postiženým mnoha neduhy, jako je krátkozrakost, žaludeční neduhy a sužovaly ho bolesti hlavy. Když mu byly tři roky, onemocněl neštovicí, jejíž následky zahrnovaly extrémně vysilující zrak.
Přestože měl vždy vážné zdravotní problémy, byl vždy bystrým dítětem s velkou inteligencí, které rádo dělalo velký dojem mezi lidmi, kteří bydleli v ubytovně jeho matky, a využívalo jeho mimořádných talentů v matematice. V roce 1584 se mu podařilo vstoupit do protestantského semináře ve městě Adelberg.
studie
Díky své prokázané inteligenci začal v roce 1589 studovat teologii na univerzitě v Tübingenu. Když se tam ocitl, měl příležitost mít za učitele matematiky Maestlina, který již znal Koperníkovu heliocentrickou teorii a široce je sdílel.
Kepler následoval Pythagorovo učení a věřil, že Bůh je největší geometr, tvůrce harmonického vesmíru, přičemž v jednoduchosti pythagorejské teorie pozoruje charakteristiku Božího tvůrčího plánu. Pokračoval ve studiu v Tübingen, a to i poté, co získal magisterský titul v roce 1591.
Manželství
Johannes Kepler byl dvakrát ženatý. Jeho první sňatek, výsledek naprosté pohodlnosti, se konal 27. dubna 1597 se slečnou Bárbarou Müllerovou. Tento sňatek, který zařídili jeho příbuzní, z něj udělal pár kypré ženy s prostým duchem, která měla odporný charakter.
akademická kariéra
V roce 1594 odešel z Tübingenu do Štýrského Hradce, města nacházejícího se v Rakousku, kde se věnoval své kariéře profesora na univerzitě, vyučoval aritmetiku, geometrii a rétoriku, přičemž se mu podařilo zasvětit svůj volný čas koníčku, kterým byl astronomie.
Máme na mysli dobu, kdy rozdíl mezi vírou a vědou nebyl zcela vykreslen a mechanika pohybu nebeských těles byla stále prakticky neznámá. Ve skutečnosti se tvrdilo, že taková hnutí dodržují božské zákony.
Když byl ve Štýrském Hradci, publikoval almanachy obsahující astrologické předpovědi, které složil Kepler, i když s některými pokyny nesouhlasil.
Poté, v roce 1600, odešel bydlet do Prahy, která je dnes hlavním městem České republiky, na pozvání známého astronoma Tycha Brahe, který komunikoval s Keplerem a četl jeho publikace. Profesor Brahe zemřel následující rok a Kepler se ujal svého postu císařova dvorního matematika a astronoma.
Na dlouhou dobu Johannes Kepler Udržoval teorii, která kombinovala geocentrismus s heliocentrismem, aby později transformoval své geocentrické návrhy směrem k heliocentrismu. Přestože svého cíle dosáhl, nadále nacházel vážné rozpory mezi cestou, kterou měla podle jeho výpočtů urazit nebeská tělesa, a tou, kterou skutečně udělala.
Tento závěr ho vedl ke spekulacím, že konstituování slunce těleso, ze kterého vychází síla, která způsobuje rotaci planet v jejich prostředí, když se dráha mezi planetou a Sluncem zvětšila, musela se snížit rychlost pohybu. Aby mohl toto tvrzení učinit, musel se zbavit před tisíci lety přijímané představy, že dráha nebeských těles byla vedena pomocí kruhových drah.
V roce 1612 získal čestné místo matematika spolkových zemí Horní Rakousy, které tvořily okres Linz. Navzdory obdrženým poctám a jeho objevům, Johannes Kepler nebyl spokojen.
Byl přesvědčen, že harmonie a jednoduchost jsou pravidla, která řídí Vesmír, proto vždy hledal jednoduchý vztah, kterým by se daly doby revoluce planet, dnes známé jako oběžné doby, a vzdálenost k planetám. být vysvětleno.
Johannes Kepler Trvalo mu více než devět let, než získal tento jednoduchý vztah a přistoupil k formulaci třetího zákona o pohybu planet, podle kterého je oběžná doba planety úměrná hlavní poloose elipsy zvednuté na mocninu. 3/2.
V roce 1628 vstoupil prokázat své služby řádu A. von Valdštejna do města Sagan, tehdejší provincie Slezsko, který mu dal slovo, že zruší dluh, který s ním koruna uzavřela v r. léta, která uplynula, ale nikdy to nesplnil. Sotva měsíc předtím, než zemřel kvůli horečce, Johannes Kepler opustil Slezsko, aby si našel nové místo.
Smrt
Johannes Kepler Zemřel v roce 1630 ve městě Regensburg, když cestoval s rodinou z Lince do Saganu. Na jeho náhrobku byl vyryt následující epitaf, který vytvořil on:
"Změřil jsem nebesa a teď měřím stíny."
Na obloze duch zářil.
Na zemi spočívá tělo. "
vědecká práce
V roce 1594, kdy Johannes Kepler Opustil město Tübingen a vydal se do Grazu, v Rakousku, vytvořil hypotézu složité geometrie, aby se pokusil vysvětlit separace mezi planetárními drahami, které byly v té době mylně považovány za kruhové.
Při analýze své hypotézy Kepler usoudil, že Obíhat planet byly eliptické. Ale tyto první srážky se shodovaly pouze z 5 % s realitou. Uvedl také, že Slunce působí silou, jejíž velikost se zmenšuje nepřímo úměrně vzdálenosti a způsobuje, že se planety pohybují po svých drahách.
V roce 1596 se mu podařilo vydat spis s názvem Mysterium Cosmographicum. Význam této práce vychází ze skutečnosti, že byla vyjádřením prvního rozsáhlého a věrohodného vědeckého prokázání geometrických výhod Koperníkovy teorie.
Následujícího roku, v roce 1597, vydal Mysterium Cosmographicum, v němž zanechává výslovný důkaz vymožeností, které z pozice geometrické vědy vycházely z teorie heliocentrismu.
Johannes Kepler V letech 1954 až 1600 byl profesorem astronomie a matematiky na univerzitě ve Štýrském Hradci, kdy mu bylo nabídnuto místo asistenta dánského astronoma Tycha Brahe na pražské hvězdárně. V době, kdy Brahe v roce 1601 zemřel, se Kepler ujal své pozice císařského matematika a dvorního astronoma císaře Rudolfa II.
Z jeho děl vytvořených v té době patří k nejvýznamnějším Astronomia Nova, vydaná v roce 1609. Byla to velká kompilace jeho usilovného úsilí vypočítat dráhu planety Mars, pro kterou se snažil téměř výhradně zachytit v jsou to jeho výpočty na oběžné dráze této planety.
V Astronomia Nova představuje dva ze svých tří známých zákonů pohybu planet, které se dnes nazývají Keplerovy zákony. V roce 1610 vydal Dissertatio cum Nuncio Sidereo, která se zabývala pozorováními Galilea Galileiho.
Následujícího roku mohl provést vlastní pozorování týkající se satelitů, které popsal italský vědec, a to díky pomoci dalekohledu a výsledky těchto pozorování publikoval ve svém díle Narratio de Observatis Quatuor Jovis Satellitibus.
V roce 1612 byl jmenován matematikem rakouských stavů. V této pozici se usadil v Linci, kde sepsal svůj Harmonices Mundi, Libri (1619), v němž stanovil svůj třetí zákon, aby demonstroval lineární vztah průměrné vzdálenosti planety od Slunce.
ve stejném období Johannes Kepler vydává Epitome Astronomiae Copernicanae (1618-1621), kde se mu podaří shromáždit všechny své objevy do jediné publikace.
Stejný význam měla jeho první učebnice astronomie, která byla založena na Koperníkově principu a která měla v následujících třech desetiletích mimořádný vliv a přilákala mnoho astronomů ke keplerovskému kopernikismu.
Poslední relevantní prací publikovanou za Keplerova života byly Rudolphine Tables z roku 1625. Na základě informací sestavených Brahem se novým tabulkám o pohybu planet podařilo snížit průměrné chyby skutečné polohy planety. planety od 5° do 10′.
Později anglický matematik a fyzik Sir Isaac Newton vzal za základ teorie a pozorování Johannes Kepler, jako teoretický základ pro formulaci jeho zákona univerzální gravitace.
Pokud máte zájem, můžete se také podívat na Biografie Isaaca Newtona.
Kepler také významně přispěl k optice a podařilo se mu formulovat následující:
- Základní zákon fotometrie
- Plná reflexe
- První teorie moderního vidění
- Vyvinul Infinitesimální systém, předchůdce Infinitezimálního počtu Leibnitze a Newtona.
Keplerovy tři zákony
Německý astronom vytvořil tři známé zákony, které nesou jeho jméno, poté, co analyzoval údaje velkého počtu pozorování, které provedl Tycho Brahe (1546-1601) o pohybech planet, zejména na planetě Mars.
Johannes Kepler, pomocí extrémně komplikovaných výpočtů, se podařilo dospět k závěru, že existují relevantní rozdíly mezi vypočítanou trajektorií, kterou planeta Mars urazí, a Brahovými pozorováními, rozdíly, které v některých případech dosahovaly 8 obloukových minut, ve skutečnosti pozorování Brahe měla přesnost asi 2 obloukové minuty.
Tyto nalezené rozdíly mu pomohly zjistit, jaká byla skutečná dráha planety Mars a ostatních planet Sluneční soustavy.
1. zákon Eliptické dráhy
Kepler zastával, v rozporu s kruhovou teorií, že oběžné dráhy planet jsou elipsy, které mají malou excentricitu a ve kterých se Slunce nachází v jednom z jeho ohnisek. Pokud se na to podíváte pozorně, budete mít dojem, že elipsa je původně kruh, který byl mírně zploštělý.
Teoreticky se elipsa nazývá plochá a uzavřená křivka, ve které je součet vzdáleností k ohniskům (pevné body, F1 a F2) od kteréhokoli z bodů M, které ji tvoří, konstantní a rovný délce elipsy. hlavní osa elipsy (úsek AB). Vedlejší osou elipsy je segment CD, je kolmý na segment AB a protíná jej uprostřed.
Excentricita představuje stupeň modifikace elipsy. Excentricita nula neexistuje, proto by to byl dokonalý kruh. Čím větší je modifikace excentricity, tím větší je počet úhlů elipsy.
Dráhy s úhly rovným jedné se nazývají parabolické dráhy a ty větší než jedna se nazývají hyperbolické dráhy.
Pokud je vzdálenost mezi ohnisky F1F2 rovna nule, jako v případě kružnice, excentricita bude mít také za následek nulu.
Závěr, ke kterému dospěl Kepler, je, že oběžné dráhy planet jsou eliptické, s malou modifikací nebo sinusitou. V případě planety Země je hodnota sinusity 0.017, planetou s největším stupněm modifikace ve své elipse je Pluto s 0.248, těsně následované Merkurem s 0.206.
2 zákon oběžných drah
Vektor poloměru, který spojuje planety se středem Slunce, může za stejnou dobu pokrýt stejné oblasti. Oběžná rychlost planety, což je rychlost, kterou se pohybuje na své oběžné dráze, je proměnná, nepřímo úměrná vzdálenosti od Slunce. Z tohoto důvodu se usuzuje, že při větší vzdálenosti bude oběžná rychlost nižší. , zatímco na kratší vzdálenosti bude orbitální rychlost vyšší.
Oběžná rychlost planet bude maximální, když budou v bodě své oběžné dráhy nejblíže Slunci, který se nazývá perihélium, a minimální rychlost budou mít ve svém nejvzdálenějším bodě od Slunce, zvaném aphelion.
Vektor planety je pomyslná čára, která v daném okamžiku spojuje střed planety se Sluncem. Na druhou stranu se tento orbitální vektor bude rovnat součtu časových intervalů, které planeta potřebuje k pohybu z jednoho vektoru do druhého, dokud nedokončí jednu otáčku.
Se závěry, ke kterým Kepler při své analýze eliptických drah došel, zjistil, že když je rostlina blíže Slunci, měla by se pohybovat rychleji, a zjistil, že v době, kdy se planeta přesune z jednoho vektoru do druhého, by měla být pro všechny stejná. přenosy následujícími vektory.
3. Harmonický zákon a Keplerova hvězda
V měsíci říjnu roku 1604 Johannes Kepler byl schopen vidět supernovu v naší Galaxii, která byla později pokřtěna jménem Keplerovy hvězdy. Stejnou supernovu mohli vidět i další evropští vědci, jako je Brunowski v Praze, který si dopisoval s Keplerem, Altobellim ve Veroně a Claviem v Římě a Caprou a Mariusem v Padově.
Kepler na základě práce Braheho provedl podrobnou analýzu této zjevené supernovy ve své knize De Stella Nova in Pede Serpentarii jejím překladem Nová hvězda na úpatí Ophiucha, čímž položil základy své teorie, že vesmír je vždy v pohybu a že je ovlivněn důležitými úpravami.
Intenzita hvězdy byla taková, že ji bylo možné pozorovat pouhým okem do 18 měsíců od jejího objevení. Tato supernova se nachází pouze 13.000 XNUMX světelných let od planety Země.
Následně nebylo možné pozorovat další supernovu v naší vlastní galaxii. Vzhledem k vývoji jasnosti hvězdy, která byla změřena a pozorována, se dnes soudí, že jde o supernovu I. typu.
Shrnutí Keplerova díla
Výsledkem jeho výzkumu, který prováděl po celý život, Johannes Kepler Vydal následující práce, které byly seřazeny chronologicky:
- Mysterium cosmographicum (Kosmické tajemství, 1596).
- Astronomiae Pars Optica (Optická část astronomie, 1604).
- De Stella nova v pede Serpentarii (Nová hvězda na úpatí Ophiucha, 1604). 17. října 1604 Kepler pozoroval výskyt nové hvězdy. Pozorování, které potvrdili i další evropští astronomové, v něm hluboce vzbudilo zvědavost. Kromě zajímavosti z astronomického hlediska to byla zásadní filozofická otázka, protože Kepler vždy hájil teorii, že vesmír není něco statického. Nyní je známo, že Keplerova hvězda byla supernova I. třídy.
- nová astronomie (Nová astronomie, 1609).
- Dioptrie (Dioptrie, 1611). Na základě krátkozrakosti, kterou trpěl, se Kepler vždy zajímal o optiku. Praktické závěry této práce daly vzniknout brýlím nebo čočkám, které pomohly krátkozrakým a presbyopickým lidem lépe vidět a přispěly také k návrhu nového dalekohledu, který se léta používal pro astronomická pozorování a který dostal jméno Keplerův dalekohled. .
- De Vero Anno quo Aeternus Dei Filius Humanam Naturam v Utero Benedictae Virginis Mariae Assumpsit (1613). Díky speciálním znalostem, které získal, napsal Johannes Kepler toto kuriózní a krátké dílo, ve kterém pomocí vědeckých údajů prokázal, že Ježíš se narodil v roce 4 př.
- Epitome astronomiae Copernicanae (vydáno ve třech částech, 1618-1621).
- Harmonizovat svět (Harmonie světů, 1619).
- Tabulae Rudolphinae (1627).
- ospalý (The Dream, 1634) je fantasy příběh, ve kterém mohou hrdinové majestátně pozorovat podívanou Země, která se sama od sebe obrací. Díky této práci bylo možné potvrdit, že Kepler byl prvním autorem sci-fi v historii.
Kromě své práce jako astronom a matematik, Johannes Kepler Stal se velmi významným astrologem. Dvě prognózy, které byly velmi relevantní, první se týkala úrody a druhá spojená s tím, kdo vyhraje bitvu proti Turkům, mu dodaly prestiž, protože byl považován za mistra v umění interpretace věštců. Hvězdy.
Tato činnost, na kterou nebyl Kepler nijak zvlášť hrdý, mu v době, kdy jeho příjmy procházely těžkými časy, dokázala přinést značné ekonomické příjmy.
Jeho nesouhlas byl takový, že se tvrdí, že Johannes Kepler dokonce řekl, že astrologie nevěstky by měla podporovat její matku, astronomii, protože platy matematiků jsou tak nízké, že by matka nevyhnutelně musela hladovět. výživa. Toto tvrzení nenechává žádné pochybnosti o Keplerově pohledu na astrologii.
- Rudolfínské stoly. Nejedná se o dílo Johannese Keplera tak slavné jako jeho známé zákony pohybu planet, a přesto představují jedno z nejvýznamnějších vrcholných Keplerových děl, protože jsou zásadním prvkem v počátcích nové astronomie.
Tyto stoly byly původně dílem krále Rodolfa II., a proto nesou jméno Rudolfiny. Původně jimi byl pověřen Tycho Brahe, ale kvůli jeho smrti byla práce následně svěřena Keplerovi, který při jejím zpracování uplatnil své nové teorie, aby výpočty poloh Slunce a Měsíce zdokonalil.
To mu umožnilo vypočítat časy, kdy dojde k zatmění, nejen v té době, ale pro jakékoli datum, ať už před nebo po křesťanské éře.
Při jeho analýze lze usoudit, že The Tables byly skutečně titánským dílem, které nabízí ukázku stovek stran s tisíci výpočtů, které musel Kepler v průběhu dlouhých 22 let udělat. Naštěstí pro něj mohl Kepler při provádění velkého množství výpočtů použít, protože již byly zavedeny do matematických věd, Napierovy logaritmy, jejichž praxi Kepler zdokonalil.
Význam Las Tablas Rudolfinas byl takový, že měly zásadní vliv na přípravu efemeridních kalendářů a na navigaci po více než 200 let.