Hvad er Keplers love?
Keplers love eller love om planetbevægelse er videnskabelige love, der beskriver planetenes bevægelse omkring solen. De er opkaldt efter deres skaber, den tyske astronom Johannes Kepler (1571-1630).
Det grundlæggende bidrag fra Keplers love var at vise, at planetenes baner er elliptiske og ikke cirkulære, som man tidligere troede.
I gamle tider var astronomi baseret på geocentrisk teori, ifølge hvilken solen og planeterne drejede sig om jorden. I det 16. århundrede viste Nicolaus Copernicus, at planeterne drejede sig om solen, som blev kaldt heliocentrisk teori.
Selvom den heliocentriske teori erstattede den geocentriske teori, delte de begge en fælles tro: at planetenes baner var cirkulære. Takket være Keplers fund kunne den heliocentriske teori blive perfektioneret.
Keplers love er kinetiske love. Dette betyder, at dens funktion er at beskrive planetbevægelsen, hvis egenskaber udledes takket være matematiske beregninger. Baseret på disse oplysninger studerede Isaac Newton år senere årsagerne til planetenes bevægelse.
Keplers første lov eller kredsløb
Keplers første lov er også kendt som "kredsløbsloven". Bestem, at planeterne drejer sig om solen i en elliptisk bane. Solen er placeret i en af ellipsens foci.
Erklæringen om Keplers første lov er som følger:
Planeterne bevæger sig elliptisk omkring Solen, som er placeret ved en af ellipsens foci.
(a) Semi-hovedakse (b) semi-mindre akse (c) brændvidde eller afstand fra fokus til centrum (r) radiusvektor eller afstand mellem punktet m (planet) og fokus 1 (sol); (
1) Lukket kurve med excentricitet 0 (cirkel); 2) lukket kurve med excentricitet 0,50 (ellipse).
Det formel at beregne ellipsens excentricitet er som følger:
Er navngivet areolar hastighed mens det tager en radiusvektor at rejse tilsvarende områder. Da dette interval altid er det samme, konkluderes det, at areolær hastighed er konstant.
Dette indebærer, at jo længere en planet er fra solen, jo langsommere er dens bevægelse. Jo tættere planeten er på solen, jo hurtigere bevæger den sig.
Der er to punkter i vejen for en planet, hvor himmellegemerne når deres afstande og begrænser hastigheder. Disse punkter kaldes perihelion og aphelion.
Det perihelion Det er det nærmeste punkt på en planet til solen. På dette tidspunkt udvikler planeterne deres maksimale hastighed.
Det aphelion det er det fjerneste punkt mellem en planet og solen. På det tidspunkt når planeterne deres minimumshastighed.
Keplers tredje lov eller periodelov
Keplers tredje lov er kendt som "loven om perioder" eller "lov om harmonier." Det gør det muligt at sammenligne karakteristika ved planetenes bevægelse med hinanden. Sammenligningen tager højde for kredsløbsperioden og kredsløbsradius for hver planet.
Omkringstiden er den tid, det tager for en planet at gå fuldstændigt rundt om solen. Radien af kredsløbet er ellipsens semi-store akse.
Erklæringen fra Keplers tredje lov er som følger:
Kvadraten i en planets omløbstid er proportional med terningen i kredsløbets radius.
Hvis vi deler kvadratet af omløbstiden med terningen i kredsløbets radius, får vi som et resultat en konstant, kaldet Keplers konstant. Kepler-konstanten er den samme for alle himmellegemer, der kredser om solen, da den ikke afhænger af dem, men af solmassen.
Det formel at beregne Keplers tredje lov er som følger:
hvor,
- T2 er den tid eller orbitale periode, der er kvadratisk
- til3 er kredsløbets radius eller halv-hovedakse
- K er den konstante
For at illustrere dette spørgsmål kan vi i den følgende tabel sammenligne karakteristikaene for alle planeterne under hensyntagen til kredsløbsperioden (T) og kredsløbsradiusen (a) for at opnå Keplers konstant (K). Omløbsperioden udtrykkes i år, og omløbsradius udtrykkes i astronomiske enheder (u.a.). Lad os se nærmere på værdien af K.
| Planet | T (år) | a (u.a) | K |
|---|---|---|---|
| Kviksølv | 0,241 | 0,387 | 1,0002 |
| Venus | 0,615 | 0,723 | 1,000 |
| Jord | 1 | 1 | 1,000 |
| Mars | 1,8881 | 1,524 | 0,999 |
| Jupiter | 11,86 | 5,204 | 0,997 |
| Saturn | 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, er værdien af K praktisk talt den samme for alle planeterne. Den numeriske forskel er lille. Dette fortæller os, at på trods af de forskellige karakteristika ved planeterne er andelen den samme. Vi kalder dette Kepler-konstanten.
Du kan også være interesseret i:
- Newtons love.
- Anden lov i Newton
