Вы когда-нибудь задумывались, кто это был? Иоганн Кеплер? Что ж, это был очень крупный немецкий ученый, который выделялся своими познаниями в астрономии и философии, он пришел, чтобы создать и доказать существование трех законов движения планет, которые сегодня называются законами Кеплера. Мы приглашаем вас прочитать эту статью, чтобы узнать больше о его жизни и творчестве.
Биография Иоганна Кеплера
В свое время Иоганн Кеплер это было настолько важно, что он пришел работать вместе с Тихо Браге, позже заменив его на посту имперского математика Рудольфа II. Благодаря его выдающимся достижениям Международный астрономический союз окрестил лунную астроблему именем Кеплера в 1935 году. Давайте узнаем немного больше о его жизни.
Детство
Год его рождения был 1571, в немецком городе Вюртемберге, который тогда был герцогством. С детства он страдал от многих болезней, таких как близорукость, болезни желудка и его мучили головные боли. Когда ему было три года, он заболел оспой, последствия которой включали крайне изнурительное зрение.
Хотя у него всегда были серьезные проблемы со здоровьем, он всегда был ясным ребенком, с большим интеллектом, которому нравилось производить большое впечатление на людей, которые останавливались в общежитии его матери, используя свои необычайные способности к математике. В 1584 году ему удалось поступить в протестантскую семинарию в городе Адельберге.
исследования
Благодаря своему доказанному интеллекту в 1589 году он начал изучать богословие в Тюбингенском университете. Оказавшись там, он имел возможность иметь Маэстлина своим учителем математики, который уже знал гелиоцентрическую теорию Коперника и широко делился ею.
Кеплер следовал учению Пифагора и считал Бога величайшим геометром, творцом гармонической вселенной, усматривая в простоте пифагорейской теории характеристику творческого замысла Бога. Он продолжал учиться в Тюбингене даже после получения степени магистра в 1591 году.
брак
Иоганн Кеплер он был дважды женат. Его первый брак, результат абсолютного удобства, был заключен 27 апреля 1597 года с мисс Барбарой Мюллер. Этот брак, устроенный его родственниками, сделал его парой с полной женщиной, простой душой, с отвратительным характером.
Академическая траектория
В 1594 году он покинул Тюбинген, чтобы отправиться в Грац, город, расположенный в Австрии, где он продолжил свою карьеру в качестве профессора в университете, преподавая арифметику, геометрию и риторику, сумев посвятить свое свободное время хобби, которое было астрономия.
Мы имеем в виду время, когда различие между верой и наукой еще не было полностью прочерчено, а механика движения небесных тел была еще практически неизвестна. На самом деле утверждалось, что такие перемещения подчиняются божественным законам.
Находясь в Граце, он публиковал альманахи, содержащие астрологические предсказания, составленные Кеплером, хотя он не соглашался с некоторыми указаниями.
Затем, в 1600 году, он уехал жить в город Прагу, являющуюся сегодня столицей Чехии, по приглашению известного астронома Тихо Браге, который общался с Кеплером, прочитав его публикации. Профессор Браге скончался в следующем году, и Кеплер занял свой пост императорского придворного математика и астронома.
В течение долгого времени Иоганн Кеплер Он придерживался теории, сочетающей геоцентризм с гелиоцентризмом, чтобы позже преобразовать свои геоцентрические замыслы в гелиоцентризм. Хотя он и добился своей цели, он продолжал находить серьезные расхождения между путем, который, по его расчетам, должны были проделать небесные тела, и тем, который они проделали на самом деле.
Этот вывод заставил его предположить, что, составляя солнце тело, от которого исходит сила, заставляющая планеты вращаться в своей среде, когда путь между планетой и Солнцем увеличивался, скорость, с которой осуществлялось движение, должна была уменьшаться. Чтобы иметь возможность сделать это утверждение, ему пришлось избавиться от принятого тысячи лет назад представления о том, что путь, проложенный небесными телами, совершается посредством круговых орбит.
В 1612 году он получил почетное звание математика земель Верхней Австрии, входивших в округ Линца. Несмотря на полученные почести и свои открытия, Иоганн Кеплер он не был удовлетворен.
Он был убеждён, что гармония и простота — правила, управляющие Вселенной, поэтому всегда искал простое соотношение, по которому можно было бы определить времена обращения планет, известные сегодня как периоды обращения, и расстояния до планет. быть объяснено.
Иоганн Кеплер Ему потребовалось более девяти лет, чтобы получить это простое соотношение и приступить к формулировке третьего закона движения планет, согласно которому период обращения планеты пропорционален большой полуоси эллипса, возведенного в степень 3/2.
В 1628 году он поступил для оказания услуг по приказу А. фон Валленштейна в городе Сагане, в то время провинции Силезии, который дал ему слово отменить долг, который Корона заключила с ним в прошедшие годы, но он так и не исполнил его. Не прошло и месяца, как он умер от лихорадки. Иоганн Кеплер он покинул Силезию, чтобы найти новую должность.
Muerte
Иоганн Кеплер Он умер в 1630 году в городе Регенсбурге, путешествуя с семьей из Линца в Саган. На его надгробии была выгравирована следующая эпитафия, которую он создал:
«Я измерил небеса, и теперь я измеряю тени.
В небе дух сиял.
На земле покоится тело".
научная работа
В 1594 году, когда Иоганн Кеплер Он покинул город Тюбинген и отправился в Грац в Австрии. Он создал гипотезу сложной геометрии, чтобы попытаться объяснить разделение между планетарными орбитами, которые в то время ошибочно считались круговыми.
Анализируя свою гипотезу, Кеплер пришел к выводу, что орбита планеты были эллиптическими. Но эти первые выводы лишь на 5% совпадали с реальностью. Он также заявил, что именно Солнце оказывает силу, величина которой уменьшается обратно пропорционально расстоянию и заставляет планеты двигаться по своим орбитам.
В 1596 году ему удалось опубликовать трактат под названием Mysterium Cosmographicum.. Важность этой работы обусловлена тем фактом, что в ней была выражена первая обширная и правдоподобная научная демонстрация геометрических преимуществ теории Коперника.
В следующем, 1597 году, он опубликовал «Mysterium Cosmographicum», в котором приводит явное доказательство преимуществ, вытекающих с позиций геометрической науки из теории гелиоцентризма.
Иоганн Кеплер Он был профессором астрономии и математики в Грацском университете с 1954 по 1600 год, когда ему предложили должность ассистента датского астронома Тихо Браге в Пражской обсерватории. К тому времени, когда Браге умер в 1601 году, Кеплер занял свой пост имперского математика и придворного астронома императора Рудольфа II.
Из его работ, созданных в этот период, одной из наиболее важных является Astronomia Nova, изданная в 1609 году. Это был большой сборник его кропотливых усилий по вычислению орбиты планеты Марс, для которых он пытался почти исключительно запечатлеть в это его расчеты на орбите этой планеты.
В Astronomia Nova он вводит два из трех своих известных законов движения планет, которые сегодня называются законами Кеплера. В 1610 году он опубликовал Dissertatio cum Nuncio Sidereo, посвященный наблюдениям Галилео Галилея.
В следующем году он смог сделать свои собственные наблюдения относительно спутников, которые были описаны итальянским ученым, благодаря помощи телескопа, опубликовав результаты этих наблюдений в своей работе Narratio de Observatis Quatuor Jovis Satellitibus.
Он был назначен математиком австрийских государств в 1612 году. Находясь на этой должности, он поселился в Линце, где написал свои Harmonices Mundi, Libri (1619), в которых он сформулировал свой третий закон, чтобы продемонстрировать линейную зависимость среднего расстояния от планеты до Солнца.
в тот же период Иоганн Кеплер издает Epitome Astronomiae Copernicanae (1618-1621), где ему удается собрать все свои открытия в одной публикации.
Такую же актуальность имел его первый учебник по астрономии, который был основан на принципах Коперника и который в последующие три десятилетия оказал необычайное влияние, привлекая многих астрономов к кеплерианскому коперниканству.
Последней соответствующей работой, опубликованной при жизни Кеплера, были Таблицы Рудольфина в 1625 году. Основываясь на информации, собранной Браге, новые таблицы движения планет позволили уменьшить средние ошибки реального положения планет. планета от 5° до 10′.
Позднее английский математик и физик сэр Исаак Ньютон взял за основу теории и наблюдения Йоханнес Кеплер, как теоретическую основу для формулировки его закона всемирного тяготения.
Если вам интересно, вы также можете ознакомиться с Исаак Ньютон Биография.
Кеплер также внес важный вклад в оптику, сумев сформулировать следующее:
- Основной закон фотометрии
- Полное отражение
- Первая теория современного зрения
- Он разработал систему бесконечно малых величин, предшественницу исчисления бесконечно малых величин Лейбница и Ньютона.
три закона Кеплера
Немецкий астроном создал три известных закона, носящих его имя, проанализировав данные большого числа наблюдений Тихо Браге (1546-1601) за движениями планет, в частности планеты Марс.
Иоганн Кеплер, используя чрезвычайно сложные расчеты, удалось сделать вывод, что между рассчитанной траекторией движения планеты Марс и наблюдениями Браге существовали существенные различия, которые в некоторых случаях достигали 8 угловых минут, фактически наблюдения Браге имели существенное значение. точность около 2 угловых минут.
Эти найденные различия помогли ему узнать, какова реальная орбита планеты Марс и других планет Солнечной системы.
1-й закон Эллиптические орбиты
Кеплер считал, вопреки круговой теории, что орбиты планет представляют собой эллипсы с малым эксцентриситетом, в одном из фокусов которых находится Солнце. Если вы посмотрите на него внимательно, у нас создастся впечатление, что эллипс изначально представляет собой слегка сплющенный круг.
Теоретически эллипсом называют плоскую и замкнутую кривую, у которой сумма расстояний до фокусов (неподвижных точек, F1 и F2) от любой из образующих ее точек M постоянна и равна длине большая ось эллипса (отрезок АВ). Малая ось эллипса — это отрезок CD, она перпендикулярна отрезку AB и пересекает его посередине.
Эксцентриситет представляет собой степень модификации эллипса. Эксцентриситета нуля не существует, поэтому это будет идеальный круг. Чем больше изменение эксцентриситета, тем больше число углов эллипса.
Орбиты с углами, равными единице, называются параболическими орбитами, а те, которые больше единицы, называются гиперболическими орбитами.
Если расстояние между фокусами F1F2 равно нулю, как в случае с окружностью, эксцентриситет также будет равен нулю.
Вывод, к которому пришел Кеплер, заключается в том, что орбиты планет эллиптические, с небольшой модификацией или извилистостью. В случае планеты Земля значение синусоидальности составляет 0.017, планетой с наибольшей степенью модификации эллипса является Плутон с 0.248, за которым следует Меркурий с 0.206.
2-й закон орбит
Радиус-вектор, соединяющий планеты с центром Солнца, может охватывать одни и те же площади за одно и то же время. Орбитальная скорость планеты, то есть скорость, с которой она движется по своей орбите, переменна, обратно пропорциональна расстоянию от Солнца, поэтому делается вывод, что на большем расстоянии орбитальная скорость будет меньше, а на на более коротких расстояниях орбитальная скорость будет выше.
Орбитальная скорость планет будет максимальной, когда они будут находиться в ближайшей к Солнцу точке своей орбиты, называемой перигелием, а минимальную скорость они будут иметь в наиболее удаленной от Солнца точке, называемой афелием.
Вектор планеты — это воображаемая линия, соединяющая центр планеты с Солнцем в данный момент. С другой стороны, этот вектор орбиты будет равен сумме временных интервалов, за которые планета движется от одного вектора к другому, пока не совершит один оборот.
С выводами, к которым пришел Кеплер при анализе эллиптических орбит, он обнаружил, что чем ближе растение к Солнцу, тем оно должно двигаться быстрее, обнаружив, что время перехода планеты от одного вектора к другому должно быть одинаковым для всех переносы по следующим векторам.
3-й. Гармонический закон и звезда Кеплера
В октябре месяце 1604 г. Иоганн Кеплер смог увидеть в нашей Галактике сверхновую, которую позже назовут звездой Кеплера. Эту же сверхновую могли видеть и другие европейские ученые, такие как Бруновский в Праге, который переписывался с Кеплером, Альтобелли в Вероне и Клавиус в Риме, Капра и Мариус в Падуе.
Кеплер, основываясь на работе Браге, сделал подробный анализ этой появившейся сверхновой, в своей книге De Stella Nova in Pede Serpentarii, в ее переводе, Новая звезда в ноге Змееносца, заложив основы своей теории о том, что Вселенная всегда находится в движении и что на него влияют важные модификации.
Интенсивность звезды была такой, что ее можно было наблюдать невооруженным глазом в течение 18 месяцев после ее появления. Эта сверхновая звезда расположена всего в 13.000 XNUMX световых лет от планеты Земля.
Впоследствии было невозможно наблюдать еще одну сверхновую в нашей собственной галактике. Из-за эволюции яркости звезды, которая была измерена и наблюдалась, сегодня считается, что это сверхновая I типа.
Краткое изложение работ Кеплера
В результате своих исследований, проводившихся на протяжении всей его жизни, Иоганн Кеплер Он опубликовал следующие работы, расположенные в хронологическом порядке:
- Мистериум космографический («Космическая тайна», 1596 г.).
- Астрономия Pars Optica (Оптическая часть астрономии, 1604 г.).
- De Stella nova в Педе Серпентарии (Новая звезда у подножия Змееносца, 1604 г.). 17 октября 1604 года Кеплер наблюдал появление новой звезды. Наблюдение, которое было подтверждено другими европейскими астрономами, глубоко возбудило его любопытство. Помимо интереса с астрономической точки зрения, это был существенный философский вопрос, поскольку Кеплер всегда отстаивал теорию о том, что Вселенная не есть нечто статичное. Теперь известно, что звезда Кеплера была сверхновой I класса.
- Астрономия нова (Новая астрономия, 1609 г.).
- диоптрий (Диоптрия, 1611). Из-за близорукости, которой он страдал, Кеплер всегда интересовался оптикой. Практические выводы этой работы привели к созданию очков или линз, которые помогли людям с близорукостью и пресбиопией лучше видеть, а также способствовали созданию нового телескопа, который годами использовался для астрономических наблюдений и получил название телескопа Кеплера. .
- De Vero Anno quo Aeternus Dei Filius Humanam Naturam in Utero Benedictae Virginis Mariae Assumpsit (1613). Благодаря полученным специальным знаниям Иоганн Кеплер написал этот любопытный и краткий труд, в котором с помощью научных данных продемонстрировал, что Иисус родился в 4 году до н. э.
- Воплощающие астрономии Copernicanae (опубликовано в трех частях, 1618-1621).
- Гармоника Мунди («Гармония миров», 1619).
- Табулы Рудольфины (1627).
- Сомниум («Сон», 1634 г.) — фантастическая история, в которой главные герои могут величественно наблюдать за зрелищем вращения Земли. Благодаря этой работе стало возможным утверждать, что Кеплер был первым писателем-фантастом в истории.
Помимо работы астрономом и математиком, Иоганн Кеплер Он стал очень важным астрологом. Два очень важных прогноза, первый из которых касался урожая, а второй — того, кто выиграет битву с турками, придавали ему престиж, так как он считался мастером в искусстве толкования оракулов. Число звезд:.
Эта деятельность, которой Кеплер не особенно гордился, смогла дать ему значительный экономический доход в то время, когда его доходы переживали тяжелые времена.
Его несогласие было таково, что, как утверждают, Иоганн Кеплер даже сказал, что блудница-астрология должна поддерживать свою мать, астрономию, потому что заработная плата математиков так низка, что матери неизбежно пришлось бы голодать, если бы дочь не получала пропитание. Это утверждение не оставляет сомнений в отношении взглядов Кеплера на астрологию.
- Таблицы Рудольфина. Это не такая известная работа Иоганна Кеплера, как его хорошо известные законы движения планет, и, несмотря на это, они составляют одну из самых важных вершинных работ Кеплера, потому что они являются существенным элементом в начале новой астрономии.
Эти столы изначально были созданы по заказу короля Родольфо II, поэтому они носят имя Рудольфинаса. Первоначально они были поручены Тихо Браге, но из-за его смерти работа была поручена Кеплеру, который применил свои новые теории при ее разработке, чтобы усовершенствовать расчеты положений Солнца и Луны.
Это позволило ему рассчитать время, когда будут происходить затмения не только в это время, но и для любой даты, будь то до или после христианской эры.
Анализируя его, можно сделать вывод, что «Таблицы» были поистине титаническим трудом, предлагающим демонстрацию сотен страниц с тысячами вычислений, которые Кеплеру пришлось проделать в течение долгих 22 лет. К счастью для него, при проведении большого числа вычислений Кеплер смог воспользоваться, поскольку они уже были введены в математические науки, логарифмами Непера, практику которых Кеплер усовершенствовал.
Актуальность Las Tablas Rudolfinas была такова, что они оказали существенное влияние на подготовку эфемеридных календарей и на навигацию на протяжении более 200 лет.