Kas olete kunagi mõelnud, kes see oli? Johannes Kepler? Noh, ta oli väga oluline saksa teadlane, kes paistis silma oma teadmistega astronoomias ja filosoofias, ta tuli looma ja demonstreerima planeetide liikumise kolme seadust, mida tänapäeval nimetatakse Kepleri seadusteks. Kutsume teid lugema seda artiklit, et saada rohkem teavet tema elu ja töö kohta.
Johannes Kepleri elulugu
Tema ajal Johannes Kepler see oli nii tähtis, et ta asus tööle koos Tycho Brahega, asendades ta hiljem Rudolf II keiserliku matemaatiku ametikohal. Tänu tema erakordsetele saavutustele ristis Rahvusvaheline Astronoomialiit 1935. aastal Kuu astroblemi Kepleri nimega. Tutvume tema eluga veidi lähemalt
Lapsepõlv
Tema sünniaasta oli 1571 Saksamaa linnas Württembergis, mis oli tollal hertsogkond. Lapsest saati kannatas ta paljude vaevuste käes, nagu lühinägelikkus, kõhuhädad ja teda piinasid peavalud. Kui ta oli kolmeaastane, haigestus ta rõugetesse, mille tagajärjeks oli äärmiselt nõrgenenud nägemine.
Kuigi tal oli alati tõsiseid terviseprobleeme, oli ta alati selge ja suure intelligentsusega laps, kes nautis oma ema öömajas ööbinud inimeste seas suure mulje jätmist, kasutades oma erakordseid matemaatikaande. Aastal 1584 õnnestus tal astuda Adelbergi linna protestantlikku seminari.
uuringud
Tänu oma tõestatud intelligentsusele asus ta aastal 1589 Tübingeni ülikoolis teoloogiat õppima. Sinna sattudes avanes tal võimalus saada oma matemaatikaõpetajaks Maestlin, kes teadis juba Koperniku heliotsentrilisest teooriast ja jagas seda laialdaselt.
Kepler järgis Pythagorase õpetusi ja uskus, et Jumal on suurim geomeeter, harmoonilise universumi looja, järgides Pythagorase teooria lihtsuses Jumala loomisplaani tunnust. Ta jätkas õpinguid Tübingenis, isegi pärast magistrikraadi omandamist 1591. aastal.
Abielu
Johannes Kepler ta oli kaks korda abielus. Tema esimene abielu, absoluutse mugavuse tulemus, sõlmiti 27. aprillil 1597 preili Bárbara Mülleriga. See abielu, mille sõlmisid tema sugulased, tegi temast lihava, lihtsa hingega naisepaari, kellel oli taunitav iseloom.
akadeemiline karjäär
Aastal 1594 lahkus ta Tübingenist, et minna Austrias asuvasse linna Grazi, kus ta jätkas oma karjääri ülikoolis professorina, õpetades aritmeetikat, geomeetriat ja retoorikat ning suutis pühendada oma vaba aja hobile, mis oli astronoomia.
Peame silmas aega, mil erinevust uskumuste ja teaduse vahel ei olnud täielikult välja joonistatud ning taevakehade liikumise mehaanika oli veel praktiliselt teadmata. Tegelikult väideti, et sellised liikumised allusid jumalikele seadustele.
Grazis viibides oli ta avaldanud astroloogilisi ennustusi sisaldavaid almanahhe, mille koostas Kepler, kuigi ta ei nõustunud mõne juhisega.
Seejärel, aastal 1600, asus ta tuntud astronoomi Tycho Brahe kutsel elama Praha linna, mis on tänapäeval Tšehhi Vabariigi pealinn, kes suhtles Kepleriga, olles lugenud tema väljaandeid. Professor Brahe suri järgmisel aastal ja Kepler asus ametisse keisri õukonna matemaatiku ja astronoomina.
Pikka aega Johannes Kepler Ta säilitas teooria, mis ühendas geotsentrilisuse heliotsentrismiga, et hiljem muuta oma geotsentrilised kujundused heliotsentrismiks. Kuigi ta oli oma eesmärgi saavutanud, leidis ta jätkuvalt tõsiseid lahknevusi selle tee vahel, mille taevakehad tema arvutuste kohaselt oleks pidanud tegema, ja selle vahel, mida nad tegelikult tegid.
See järeldus pani ta spekuleerima, et moodustades Päike keha, millest väljub jõud, mis paneb planeedid oma keskkonnas pöörlema, kui planeedi ja Päikese vahelist teed suurendati, tuli liikumise kiirust vähendada. Selle väite tegemiseks pidi ta vabanema tuhandeid aastaid tagasi levinud arusaamast, et taevakehade marsruut kulgeb ringikujuliste orbiitide abil.
Aastal 1612 sai ta Linzi ringkonna moodustanud Ülem-Austria osariikide matemaatiku auväärse ametikoha. Hoolimata saadud tunnustustest ja tema avastustest, Johannes Kepler ta ei olnud rahul.
Ta oli veendunud, et harmoonia ja lihtsus on reeglid, mis valitsevad universumit, mistõttu otsis ta alati lihtsat suhet, mille abil planeetide pöördeajad, mida tänapäeval nimetatakse tiirlemisperioodideks, ja planeetide kaugus planeetideni. tuleb selgitada. Päike.
Johannes Kepler Tal kulus rohkem kui üheksa aastat, et saada see lihtne seos ja asuda formuleerima planeetide kolmandat liikumisseadust, mille kohaselt planeedi tiirlemisperiood on võrdeline ellipsi poolsuurteljega, mis on tõstetud 3/2.
Aastal 1628 astus ta teenima A. von Wallensteini käsul Sagani linnas, tolleaegses Sileesia provintsis, kes andis talle sõna tühistada võlg, mille kroon temaga aastal sõlmis. möödunud aastad, kuid ta ei täitnud seda kunagi. Vaevalt kuu aega enne tema surma palaviku tõttu, Johannes Kepler ta oli Sileesiast lahkunud, et leida uus koht.
Surm
Johannes Kepler Ta suri 1630. aastal Regensburgi linnas, reisides koos perega Linzist Sagani. Tema hauakivile oli graveeritud järgmine tema loodud epitaaf:
„Ma mõõtsin taevast ja nüüd mõõdan varje.
Taevas säras vaim.
Maa peal puhkab keha. "
teaduslik töö
Aastal 1594, mil Johannes Kepler Ta lahkus Tübingeni linnast ja läks Austriasse Grazi, kus ta lõi keerulise geomeetria hüpoteesi, et püüda selgitada planeetide orbiitide eraldumist, mida tol ajal ekslikult ringikujulistena ette kujutati.
Oma hüpoteesi analüüsides arvas Kepler, et Orbiit planeetidest olid elliptilised. Kuid need esimesed mahaarvamised langesid tegelikkusega kokku vaid 5%. Ta väitis ka, et Päike on see, mis avaldab jõudu, mille suurus väheneb pöördvõrdeliselt kaugusega ja paneb planeedid oma orbiitidel ringi liikuma.
Aastal 1596 õnnestus tal avaldada traktaat nimega Mysterium Cosmographicum. Selle töö tähtsus tuleneb asjaolust, et see oli Koperniku teooria geomeetriliste eeliste esimene ulatuslik ja usutav teaduslik demonstratsioon.
Järgmisel aastal, 1597. aastal, avaldas ta teose Mysterium Cosmographicum, milles ta jätab selge tõestuse mugavustest, mis geomeetriateaduse seisukohast tulenevad heliotsentrismi teooriast.
Johannes Kepler Ta oli aastatel 1954–1600 Grazi ülikooli astronoomia ja matemaatika professor, mil talle pakuti Praha observatooriumis Taani astronoomi Tycho Brahe assistendi kohta. Selleks ajaks, kui Brahe 1601. aastal suri, oli Kepler asunud keiser Rudolf II-le keiserliku matemaatiku ja õukonnaastronoomina.
Tema sel perioodil valminud töödest on üks olulisemaid 1609. aastal ilmunud Astronomia Nova. See oli suurepärane kogumik tema püüdlikest jõupingutustest planeedi Marsi orbiidi arvutamisel, mille jaoks ta püüdis peaaegu eranditult jäädvustada see on tema arvutused selle planeedi orbiidil.
Astronomia Novas tutvustab ta kahte oma kolmest tuntud planeetide liikumise seadusest, mida tänapäeval nimetatakse Kepleri seadusteks. Aastal 1610 avaldas ta teose Dissertatio cum Nuncio Sidereo, mis käsitles Galileo Galilei tehtud tähelepanekuid.
Järgmisel aastal suutis ta tänu teleskoobi abil teha oma tähelepanekuid satelliitide kohta, mida Itaalia teadlane kirjeldas, avaldades nende vaatluste tulemused oma töös Narratio de Observatis Quatuor Jovis Satellitibus.
Ta määrati Austria osariikide matemaatikuks aastal 1612. Sellel ametikohal asus ta elama Linzi, kus kirjutas oma Harmonices Mundi, Libri (1619), milles esitas oma kolmanda seaduse, et näidata lineaarset seost. keskmisest kaugusest planeedi ja Päikese vahel.
samal perioodil Johannes Kepler avaldab Epitome Astronomiae Copernicanae (1618-1621), kus tal õnnestub kõik oma avastused ühte väljaandesse koondada.
Sama asjakohane oli ka tema esimene astronoomiaõpik, mis põhines Koperniku põhimõtetel ja millel oli järgneval kolmel aastakümnel erakordne mõju, meelitades paljusid astronoome Kepleri kopernikluse juurde.
Viimane asjakohane teos, mis avaldati Kepleri veel elus, olid Rudolphine'i tabelid aastal 1625. Brahe koostatud teabe põhjal õnnestus uutel planeetide liikumist käsitlevatel tabelitel vähendada reaalse asukoha keskmisi vigu. planeet 5° kuni 10′.
Hiljem võttis inglise matemaatik ja füüsik Sir Isaac Newton aluseks teooriad ja tähelepanekud. Johannes Kepler, tema universaalse gravitatsiooniseaduse sõnastamise teoreetiliseks aluseks.
Huvi korral saab vaadata ka Isaac Newtoni elulugu.
Kepler andis olulise panuse ka optikasse, suutis sõnastada järgmise:
- Fotomeetria põhiseadus
- Täielik peegeldus
- Esimene kaasaegse nägemise teooria
- Ta töötas välja lõpmatu väikese süsteemi, Leibnitzi ja Newtoni lõpmatu väikese arvutuse eelkäija.
Kepleri kolm seadust
Saksa astronoom lõi kolm tema nime kandvat tuntud seadust pärast seda, kui oli analüüsinud Tycho Brahe (1546–1601) suure hulga tähelepanekute andmeid planeetide liikumise kohta, eriti planeedil Marsil.
Johannes Kepler, kasutades äärmiselt keerulisi arvutusi, jõudis järeldusele, et planeedi Marsi väljaarvutatud trajektoori ja Brahe vaatluste vahel on olulisi erinevusi, mis ulatusid mõnel juhul 8 kaareminutini, tegelikult olid Brahe vaatlused täpsusega umbes 2 minutit kaare.
Need leitud erinevused aitasid tal avastada, milline oli planeedi Marsi ja teiste Päikesesüsteemi planeetide tegelik orbiit.
1. seadus Elliptilised orbiidid
Kepler leidis vastupidiselt ringikujulisele teooriale, et planeetide orbiidid on ellipsid, millel on väike ekstsentrilisus ja mille ühes fookuses asub Päike. Kui seda tähelepanelikult vaadata, jääb mulje, et ellips on algselt ring, mis on veidi lapik.
Teoreetiliselt nimetatakse ellipsiks lamedat ja suletud kõverat, mille fookuste (fikseeritud punktid, F1 ja F2) kauguse summa mis tahes punktist M, mis seda moodustab, on konstantne ja võrdne kõvera pikkusega. ellipsi peatelg (lõik AB). Ellipsi väiketelg on segment CD, see on lõiguga AB risti ja lõikab selle keskelt.
Ekstsentrilisus tähistab ellipsi modifikatsiooni astet. Nulli ekstsentrilisust ei eksisteeri, seega oleks see täiuslik ring. Mida suurem on ekstsentrilisuse modifikatsioon, seda suurem on ellipsi nurkade arv.
Orbiite, mille nurgad on võrdsed ühega, nimetatakse paraboolseteks orbiitideks ja ühest suuremaid orbiite nimetatakse hüperboolseteks orbiitideks.
Kui fookuste F1F2 vaheline kaugus on võrdne nulliga, nagu ringjoone puhul, on ka ekstsentrilisuse tulemuseks null.
Kepleri järeldus on, et planeetide orbiidid on elliptilised, väikese modifikatsiooni või kõverusega. Planeedi Maa puhul on siinuse väärtus 0.017, suurima modifikatsiooniastmega planeet ellipsis on Pluuto 0.248-ga, millele järgneb tihedalt Merkuur 0.206-ga.
2 orbiitide seadus
Planeete Päikese keskpunktiga ühendav raadiuse vektor võib sama aja jooksul katta samu alasid. Planeedi orbiidi kiirus, mis on kiirus, millega ta oma orbiidil liigub, on muutuv, pöördvõrdeline kaugusega Päikesest. Sel põhjusel järeldatakse, et suuremal kaugusel on orbiidi kiirus väiksem , samas kui lühematel vahemaadel on orbiidi kiirus suurem.
Planeetide tiirlemiskiirus on maksimaalne siis, kui nad on oma orbiidi Päikesele lähimas punktis, mida nimetatakse periheeliks, ja nende minimaalne kiirus on Päikesest kõige kaugemas punktis, mida nimetatakse afeeliks.
Planeedi vektor on mõtteline joon, mis antud hetkel ühendab planeedi keskpunkti Päikesega. Teisest küljest on see orbiidivektor võrdne ajavahemike summaga, mille planeet kulub ühest vektorist teise liikumiseks kuni ühe pöörde sooritamiseni.
Kepleri elliptiliste orbiitide analüüsi põhjal tehtud järelduste põhjal leidis ta, et kuna taim oli päikesele lähemal, peaks see liikuma kiiremini, leides, et aeg, mil planeet ühest vektorist teise liikus, peaks see olema kõigi jaoks sama. ülekanded järgmiste vektorite abil.
3. Harmooniaseadus ja Kepleri täht
1604. aasta oktoobris Johannes Kepler suutis näha supernoova meie galaktikas, mis hiljem ristiti Kepleri tähe nimega. Sama supernoova võisid näha ka teised Euroopa teadlased, näiteks Brunowski Prahas, kes pidas kirjavahetust Kepleriga, Altobelli Veronas ja Clavius Roomas ning Capra ja Marius Padovas.
Brahe töö põhjal analüüsis Kepler seda ilmunud supernoova üksikasjalikult oma raamatus De Stella Nova in Pede Serpentarii, selle tõlkes Uus täht Ophiuchuse jalamil, pannes aluse tema teooriale, et universum on alati liikumises ja seda mõjutavad olulised muudatused.
Tähe intensiivsus oli selline, et seda oli võimalik palja silmaga jälgida 18 kuu jooksul pärast selle ilmumist. See supernoova täht asub planeedist Maa vaid 13.000 XNUMX valgusaasta kaugusel.
Hiljem pole meie enda galaktikas olnud võimalik jälgida teist supernoova. Mõõdetud ja vaadeldud tähe heleduse arengu tõttu arvatakse tänapäeval, et tegemist on I tüüpi supernoovaga.
Kepleri teoste kokkuvõte
Tema elu jooksul tehtud uurimistöö tulemusena Johannes Kepler Ta avaldas järgmised teosed, mis on järjestatud kronoloogiliselt:
- Mysterium cosmographicum (Kosmiline mõistatus, 1596).
- Astronomiae Pars Optica (Astronoomia optiline osa, 1604).
- Pärit Stella nova in pede Serpentarii (Uus täht Ophiuchuse jalamil, 1604). 17. oktoobril 1604 jälgis Kepler uue tähe ilmumist. Vaatlus, mida kinnitasid ka teised Euroopa astronoomid, äratas temas sügavalt uudishimu. Lisaks huvile astronoomilisest vaatenurgast oli see oluline filosoofiline küsimus, kuna Kepler kaitses alati teooriat, et universum ei ole midagi staatilist. Nüüdseks on teada, et Kepleri täht oli I klassi supernoova.
- uus astronoomia (Uus astronoomia, 1609).
- Diopter (Diopter, 1611). Lähtudes lühinägelikkusest, mille all ta kannatas, tundis Kepler alati huvi optika vastu. Selle töö praktilistest järeldustest sündisid prillid või läätsed, mis aitasid lühinägelikel ja presbüoopilistel inimestel paremini näha, aidates kaasa ka uue, aastaid astronoomilisteks vaatlusteks kasutatud teleskoobi projekteerimisele, mis sai Kepleri teleskoobi nime. .
- De Vero Anno quo Aeternus Dei Filius Humanam Naturam in Utero Benedictae Virginis Mariae Assumpsit (1613). Tänu omandatud eriteadmistele kirjutas Johannes Kepler selle kurioosse ja lühikese töö, milles ta näitas teaduslike andmetega, et Jeesus sündis aastal 4 eKr.
- Epitome astronoomia Copernicanae (ilmus kolmes osas, 1618-1621).
- Maailma ühtlustamine (Maailmade harmoonia, 1619).
- Tabulae Rudolphinae (1627).
- unine (The Dream, 1634) on fantaasialugu, mille peategelased saavad majesteetlikult jälgida vaatemängu, kuidas Maa pöördub enda peale. Tänu sellele tööle on olnud võimalik kinnitada, et Kepler oli esimene ulmekirjanik ajaloos.
Lisaks oma tööle astronoomi ja matemaatikuna Johannes Kepler Temast sai väga oluline astroloog. Kaks väga asjakohast ennustust, millest esimene oli seotud saagiga ja teine sellega, kes võidab lahingu türklaste vastu, andsid talle prestiiži, kuna teda peeti meistriks oraaklite tõlgendamise alal. Tähed.
See tegevus, mille üle Kepler eriti uhke ei olnud, suutis talle anda märkimisväärset majanduslikku tulu ajal, mil tema sissetulekud elasid üle raskete ajenditega.
Tema erimeelsus oli selline, et Johannes Kepler olevat isegi öelnud, et hoora astroloogia peaks toetama tema ema, astronoomiat, sest matemaatikute palgad on nii väikesed, et ema peaks paratamatult nälga jääma, kui tütar elatist ei saaks. See väide ei jäta kahtlust Kepleri vaates astroloogiale.
- Rudolfiini lauad. See ei ole Johannes Kepleri teos nii kuulus kui tema tuntud planeetide liikumise seadused ja sellest hoolimata moodustavad need Kepleri ühe olulisema tippteoseid, kuna need on uue astronoomia alguse oluliseks elemendiks.
Need lauad olid algselt kuningas Rodolfo II tellitud töö, mistõttu nad kannavad Rudolfinase nime. Algselt usaldati need Tycho Brahele, kuid tema surma tõttu usaldati töö Keplerile, kes rakendas selle väljatöötamisel oma uusi teooriaid, et täiustada Päikese ja Kuu positsioonide arvutusi.
See võimaldas tal arvutada varjutuste toimumise aegu mitte ainult sel ajal, vaid mis tahes kuupäeval, olgu see siis enne või pärast kristlikku ajastut.
Seda analüüsides võib järeldada, et "The Tables" oli tõeliselt titaanlik teos, mis demonstreerib sadu lehekülgi koos tuhandete arvutustega, mida Kepler pidi 22 pika aasta jooksul tegema. Tema õnneks sai Kepler suure hulga arvutuste tegemisel kasutada, kuna need olid juba matemaatikateadustesse sisse viidud, Napieri logaritme, mille praktikat Kepler täiustas.
Las Tablas Rudolfinase asjakohasus oli selline, et neil oli enam kui 200 aasta jooksul oluline mõju efemeriidikalendrite koostamisele ja navigatsioonile.