Тихо браге иоганн кеплер и движение планет реферат

Обновлено: 02.07.2024

Важную роль в формировании представления о строении Солнечной системы сыграли также законы движения планет.
Заслуга открытия законов движения планет принадлежит выдающемуся австрийскому ученому Кеплеру.
В начале XVII в. Кеплер установил три закона движения планет. Они названы законами Кеплера. Эти законы стали первыми естественнонаучными законами в их современном понимании.

Файлы: 1 файл

кеплер.doc

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Факультет философии и культурологии

Кафедра культурологии и рекламы

тема: Законы Кеплера

студент 3 курса заочной формы

факультета философии и культурологии

научное звание, должность

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Биография Иоганна Кеплера

2. Законы Кеплера

Список используемой литературы

Введение

В начале XVII в. Кеплер установил три закона движения планет. Они названы законами Кеплера. Эти законы стали первыми естественнонаучными законами в их современном понимании.

В своих законах Кеплер просто констатировал факты, изучив и обобщив результаты наблюдений. Если бы вы спросили его, чем обусловлена эллиптичность орбит или равенство площадей секторов, он бы вам не ответил. Это просто следовало из проведенного им анализа. Если бы вы спросили его об орбитальном движении планет в других звездных системах, он также не нашел бы, что вам ответить. Ему бы пришлось начинать всё сначала — накапливать данные наблюдений, затем анализировать их и стараться выявить закономерности. То есть у него просто не было бы оснований полагать, что другая планетная система подчиняется тем же законам, что и Солнечная система.

Работы Кеплера создали возможность для обобщения знаний по механике той эпохи в виде законов динамики и закона всемирного тяготения, сформулированного позднее Ньютоном.

Лишь Кеплеру удалось преодолеть этот предрассудок и установить действительную формулу планетных орбит, а также закономерность изменения скорости движения планет при их движении вокруг Солнца.
Обрабатывая результаты наблюдений Тихо Браге, Кеплер столкнулся с проблемой, которая и при наличии современных компьютеров могла бы показаться кому-то трудноразрешимой, а у Кеплера не было иного выбора, кроме как проводить все расчеты вручную.

Конечно же, как и большинство астрономов его времени, Кеплер уже был знаком с гелиоцентрической системой Коперника и знал, что Земля вращается вокруг Солнца, о чем свидетельствует и вышеописанная модель Солнечной системы.

Но как именно вращается Земля и другие планеты?
Представим проблему следующим образом: вы находитесь на планете, которая, во-первых, вращается вокруг своей оси, а во-вторых, вращается вокруг Солнца по неизвестной вам орбите.

Глядя в небо, мы видим другие планеты, которые также движутся по неизвестным нам орбитам.

Наша задача — определить по данным наблюдений, сделанных на нашем вращающемся вокруг своей оси вокруг Солнца земном шаре, геометрию орбит и скорости движения других планет.

Именно это, в конечном итоге, удалось сделать Кеплеру, после чего, на основе полученных результатов, он и вывел три своих закона. Предметом реферата являются три закона, которые были сформулированы Кеплером. Целью работы является изучение законов Кеплера. Для достижения поставленной цели нужно выполнить несколько промежуточных задач, таких как:

Рассмотреть первый закон Кеплера;

Рассмотреть второй закон Кеплера;

Рассмотреть третий закон Кеплера.

Биография Иоганна Кеплера

В двух десятках километров на запад от Штутгарта — главного города земли Баден-Вюртемберг (Германия), среди Живописных холмов невдалеке от лесистого Шварцвальда расположился небольшой провинциальный городок Вейль-дер-Штадт всего с шестью тысячами жителей.

В этом городе (носившем тогда более краткое название Вейль) 27 декабря 1571 г. в доме бургомистра родился Иоганн Кеплер — знаменитый астроном, физик и математик конца XVI — первой трети XVII в.

О неблагоприятной обстановке, в которой прошло детство ученого, можно судить по характеристикам, которые Кеплер дал своим ближайшим родственникам в фамильном гороскопе, составленном им уже в зрелом возрасте, в 1597 году. Вот что он пишет о своем отце:

Его детство и юность были омрачены и другими обстоятельствами — отсутствием надлежащего ухода и очень слабым здоровьем, предрасполагавшим к частым и длительным заболеваниям. Слабое здоровье было серьезным препятствием для астрономических наблюдений в холодные ночи, но еще большим препятствием был врожденный недостаток зрения — сильная близорукость и монокулярная полиопсия (множественное зрение) — состояние глаза, обычно неисправимое, при котором фиксируемый одиночный объект кажется множественным.

Известной компенсацией за невзгоды детства была для Кеплера относительная доступность образования в тогдашнем Вюртемберге. Хотя родителей, видимо, мало заботило образование Иоганна, в семилетнем возрасте (в 1578 г.) они поместили его в начальную немецкую школу, где обучали чтению, письму и элементарным навыкам в вычислениях.
17 сентября 1589 г. начинается его учеба в Тюбингенском университете. Наряду с астрономией Кеплер уже в те годы интересовался астрологией, что для него было не только данью времени, но и соответствовало его тогдашним представлениям о причинности и взаимосвязях между явлениями. Среди студентов он слыл большим мастером в составлении гороскопов.
Во второй половине 1594 г. теологическое образование Кеплера должно было завершиться. Но в первые месяцы этого года, прежде чем он смог получить документы об окончании университета, открывавшие ему формально путь к блестящей духовной карьере, неожиданно произошли события, в результате которых наметился решающий поворот в его жизни и деятельности. В протестантской средней школе в Граце, главном городе австрийской провинции Штирии, скончался преподаватель математики, воспитанник Тюбингена Георг Стадиус. Штирийская протестантская община обратилась в сенат Тюбингенского университета с просьбой подыскать достойного преемника среди университетских воспитанников.

В своих поисках Кеплер исходил из убеждения, что «миром правит

Он искал соотношения между различными величинами, характеризующими движение планет, размеры орбит, период обращения, скорость.

Чем ближе планеты к Солнцу, тем больше линейная и угловая скорости их обращения вокруг Солнца. Период обращения планет вокруг Солнца по отношению к звездам называется звездным периодом.

Такой период обращения Земли относительно звезд называется звездным годом. Наименьший звездный период обращения у планеты Меркурий. У Марса он составляет около 2 лет, у Юпитера — 12 лет и, все возрастая с удалением от Солнца, у Плутона доходит до 250 лет.

Заслуга открытия законов движения планет принадлежит выдающемуся австрийскому ученому Кеплеру. В начале XVII в. Кеплер установил три закона движения планет. Они названы законами Кеплера.

Первый закон Кеплера: каждая планета обращается вокруг Солнца по эллипсу, в одном аз фокусов которого находится Солнце.

Эллипсом называется плоская замкнутая кривая, имеющая такое свойство, что сумма расстояний каждой ее точки от двух точек, называемых фокусами, остается постоянной.

Степень вытянутости эллипса характеризуется величиной его эксцентриситета. Эксцентриситет равен отношению расстояния фокуса от центра к длине большой полуоси. В пределе при совпадении фокусов и центра эксцентриситет равен нулю и эллипс превращается в окружность.

Ближайшая к Солнцу точка орбиты называется перигелием, а самая далекая от него точка называется афелием. Орбиты планет — эллипсы, мало отличающиеся от окружностей, их эксцентриситеты малы. Например, эксцентриситет орбиты Земли е = 0,017.

Эксцентриситеты орбит у комет приближаются к единице. При е=1 второй фокус эллипса удаляется (в пределе) в бесконечность, так что эллипс становится разомкнутой кривой, называемой параболой. Ее ветви в бесконечности стремятся стать параллельными. При е> 1 орбита является гиперболой. Двигаясь по параболе или гиперболе, тело только однажды огибает Солнце и навсегда удаляется от него.

Кеплер открыл свои законы, изучая периодическое обращение планет вокруг Солнца. Ньютон, исходя из законов Кеплера, открыл закон всемирного тяготения. При этом он нашел, что под действием взаимного тяготения тела могут двигаться друг относительно друга по эллипсу, в частности по кругу, по параболе и по гиперболе. Выяснилось, что некоторые кометы огибают Солнце, двигаясь по параболе или по гиперболе. В таком случае они уходят из солнечной системы и уже не являются ее членами.

Ньютон установил, что вид орбиты, которую описывает тело, зависит от его скорости. При некоторой скорости тело описывает окружность около притягивающего центра. Такую скорость, которую называют первой космической скоростью, и придают телам, запускаемым в качестве искусственных спутников Земли (направляя эту скорость горизонтально).

Первая космическая скорость составляет около 8 км/сек. Если телу сообщить скорость в корень из двух раз большую, то это будет вторая космическая скорость, около 11 км/сек, при которой тело навсегда удалится от Земли и может стать спутником Солнца. В этом случае движение тела будет происходить по параболе относительно Земли. При еще большей скорости относительно Земли тело полетит по гиперболе.

Средняя скорость движения Земли по орбите 30 км/сек. Орбита Земли близка к окружности, а скорость Земли по орбите близка к круговой на расстоянии Земли от Солнца. Параболическая скорость для Земли будет равна корень(2)*30 км/сек = 42 км/сек. При такой скорости относительно Солнца тело покинет солнечную систему.

Родился 27 декабря 1571 в Вейль-дер-Штаде, позднее вошедшем в княжество Вюртемберг. Окончив церковную школу в Альдерберге, в 1586 поступил в высшее духовное училище при Маульборнском монастыре. В 1589 был принят в Тюбингенский университет, где в течение трех лет изучал теологию, математику и философию. Астрономию в университете читал М.Местлин, который давал Кеплеру частные уроки и познакомил его с теорией Коперника. В 1591 Кеплер защитил магистерскую диссертацию, в 1593 окончил университет и был рекомендован на должность профессора математики в гимназии Граца (Верхняя Штирия). Здесь с 1594 читал лекции по астрономии. В 1596 вышло в свет его первое сочинение Тайна Вселенной (Prodromusdissertationummathematicarumcontinensmysteriumcosmographicum, 1596), в котором Кеплер попытался найти соотношения между элементами планетных орбит. Это сочинение привлекло внимание Тихо Браге, который пригласил Кеплера в качестве помощника для обработки результатов наблюдений за планетами. Сотрудничество астрономов продолжалось около двух лет, вплоть до смерти Тихо Браге 24 октября 1601. Вскоре император Рудольф II назначил Кеплера на должность придворного математика, которую он занимал до конца жизни. Еще при жизни Тихо Браге Кеплер предпринимал попытки математического описания закономерностей движения планеты Марс в рамках существовавших тогда теорий (Птолемея, Тихо Браге, Коперника). В результате долгих размышлений Кеплер пришел к эмпирическим законам движения планет (законы Кеплера). Согласно первым двум, планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, в фокусе которых располагается светило; радиус-вектор каждой планеты заметает равные площади за равные промежутки времени.

Сама идея гелиоцентрической системы мира была предложена еще Аристархом, считавшим, что все планеты движутся с постоянной скоростью вокруг Солнца. Однако его теория противоречила наблюдениям, что вынудило Птолемея разработать сложную геометрическую систему эксцентрических окружностей и эпициклов. Спустя 14 столетий Коперник попытался включить некоторые геометрические идеи Птолемея (эксцентрические окружности) в систему Аристарха, считая, что движения планет должны быть равномерными и круговыми. И только Кеплер понял, что орбиты имеют форму эллипса и планеты движутся по ним с угловой скоростью, обратно пропорциональной квадрату расстояния от Солнца. Эти законы в пределах точности наблюдений полностью согласовывались с данными Тихо Браге, а обнаруженные позже небольшие расхождения были объяснены в рамках ньютоновой механики.

Публикация Новой астрономии и почти одновременное изобретение телескопа ознаменовали наступление новой эры. Эти события стали поворотной точкой в жизни и научной карьере Кеплера. После смерти Рудольфа II положение ученого при дворе в Праге становилось все более неопределенным. Поэтому он обратился к новому императору за разрешением временно занять пост математика провинции Верхняя Австрия в Линце, где провел следующие 15 лет. Главным достижением Кеплера в этот период стало открытие третьего закона движения планет: квадраты периодов обращения планет соотносятся как кубы больших полуосей их эллиптических орбит. Этот закон был сформулирован в сочинении Гармония мира (DeHarmoniceMundi, 1619). Следующие 9 лет Кеплер трудился над составлением таблиц положения планет, основанных на новых законах их движения.

События Тридцатилетней войны и религиозные преследования вынудили Кеплера в 1626 бежать в Ульм. Не имея средств к существованию, он в 1628 поступил астрологом на службу к имперскому полководцу Валленштейну. Последней крупной работой Кеплера стали задуманные еще Тихо Браге планетные таблицы, опубликованные в Ульме в 1629 под названием Рудольфовы таблицы (TabulaeRudolphianae). Осенью 1630 Кеплер отправился в Регенсбург, где заседал сейм, в надежде добиться постановления о выдаче ему постоянного жалованья. Умер Кеплер в Регенсбурге 15 ноября 1630.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Законы Кеплера

Долгое время считалось, что небесные тела движутся по круговым орбитам. Однако в 17 в. выяснилось, что на самом деле орбиты небесных тел отличаются от окружностей. Это открытие принадлежит Иоганну Кеплеру.

Иоганн КЕПЛЕР (1571–1630) – немецкий астроном. Родился в Вюртембурге. Начав с изучения богословия в Тюбингенской академии (позднее университет), увлекся математикой и астрономией. В 1600 году ученый по приглашению датского астронома Тихо Браге переехал в Прагу. Работы Кеплера основывались на наблюдениях, сделанных Тихо Браге.

Тихо Браге всю жизнь собирал данные астрономических наблюдений и накопил огромные объемы сведений о движении планет. После его смерти они перешли в распоряжение Кеплера. Кеплер знал, что существуют расхождения между предвычисленными и наблюдаемыми положениями планет. Применяя полученные данные для расчета движения небесных тел он сформулировал три эмпирических закона движения планет Солнечной системы.

Первый закон описывает траекторий планетарных орбит: планеты движутся по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Справка: эллипс – вытянутая окружность, обладающая тем свойством, что существуют две точки (фокусы и ), для которых сумма расстояний до любой точки эллипса является постоянной величиной.

Отрезок , проходящий через фокусы эллипса называют большой осью данного эллипса. Отрезок , перпендикулярный большой оси эллипса, проходящий через центральную точку большой оси, называют малой осью эллипса. Точка пересечения осей называется центром эллипса. Расстояние от центра до самой удаленной точки эллипса называют большой полуосью и обозначают . Расстояние от центра до самой близкой точки эллипса называют малой полуосью и обозначают . Расстояние от цента эллипса до его фокуса называют фокальным расстоянием . Отношение называют эксцентриситет.

Эксцентриситет показывает степень вытянутости эллипса: чем c больше, тем больше эллипс отличается от окружности.

Ближайшую к Солнцу точку орбиты называют перигелий (греч.пери – возле, Гелиос – Солнце), а наиболее удаленную – афелий (греч. апо – вдали).

Большая полуось орбиты планеты – это среднее расстояние от Солнца. Большая полуось земной орбиты принята за единицу расстояния в астрономии и называется астрономической единицей.

1 а.е.=149600000 км.

Историческое значение первого закона Кеплера трудно переоценить. До него астрономы считали, что планеты движутся исключительно по круговым орбитам, а если это не укладывалось в рамки наблюдений – главное круговое движение дополнялось малыми кругами, которые планеты описывали вокруг точек основной круговой орбиты.

Второй закон описывает изменение скорости движения планет вокруг Солнца. Радиус-вектор планеты в равные промежутки времени описывает равные площади.

Справка: радиус-вектор – расстояние от одного фокуса до любой точки эллипса ( например ).

Площади и равны. Орбиты и планета проходит за одинаковые промежутки времени. Но . Следовательно, вокруг Солнца планета движется неравномерно: линейная скорость планеты вблизи перигелия больше, чем вблизи афелия.

В первых двух законах речь идет о специфике орбитальных траекторий отдельно взятой планеты. Третий закон Кеплера позволяет сравнить орбиты планет между собой.

Квадраты сидерических периодов двух планет, обращающихся вокруг Солнца, относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Справка: сидерический (звездный период) промежуток времени в течение которого планета совершает один полный оборот вокруг Солнца.

В качестве одной из сравниваемых планет обычно принимают Землю.

В своих законах Кеплер просто констатировал факты, изучив и обобщив результаты наблюдений. Но несмотря на это законы Кеплера в равной мере применимы к любой планетной системе, к движению естественных и искусственных спутников планет.

Левитан Е.П. Астрономия: учебник для 11 классов общеобразовательных учреждений – М.: Просвещение, 1994. – 207 с.

Б.А. Воронцов-Вельяминов. Астрономия: учебник для 10 класса средней школы – М.: Просвещение, 1983. – 143 с.

Порфирьев В.В. Астрономия: учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений – М.: Просвещение, 2003. – 175 с.

Б.А. Воронцов-Вельяминов, Е.К, Страут Астрономия: учебник для 11 класса общеобразовательных учебных заведений – М.: Дрофа, 2003. – 224 с.

Краткая биография Иоганна Кеплера - величайшего астронома всех веков и народов, основателя современной теоретической астрономии. Краткое содержание законов движения планет Кеплера. Другие достижения астронома. Значение открытий Кеплера в истории науки.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	01.11.2010
Размер файла	194,9 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное агентство по образованию и науки

Тольяттинский государственный университет

Кафедра общей и теоретической физики

по дисциплине

Концепция современного естествознания

Выполнил: студентка гр. 242 Чернова Г.А.

Проверил: Павлова А.П.

Тольятти - 2008 год

Содержание

1 Открытия Кеплера

2 Значение открытий Кеплера в истории науки

Введение

Иоганн Кеплер (Jоhаnn Kepler) -- немецкий астроном и математик, один из величайших астрономов всех веков и народов, основатель современной теоретической астрономии, прославившийся открытием трех законов движения планет.

Иоганн Кеплер родился 27.12.1571года близ Вейля в Вюртемберге от бедных родителей. Его отец служил наёмником в Испанских Нидерландах. Когда юноше было 18 лет, отец отправился в очередной поход и исчез навсегда. Мать Кеплера, Катарина Кеплер, содержала трактир, подрабатывала гаданием и траволечением.

1 Открытия Кеплера

После смерти Браге Иоганн Кеплер начал изучать оставшиеся материалы с данными долголетних астрономических наблюдений. Работая над ними, в особенности над материалами о движении Марса, Кеплер сделал замечательное открытие: он вывел законы движения планет, ставшие основой теоретической астрономии.

Первый закон Кеплера (Закон эллипсов)

Философы Древней Греции думали, что круг -- это самая совершенная геометрическая форма. А если так, то и планеты должны совершать свои обращения только по правильным кругам (окружностям). Кеплер пришел к мысли о неправильности установившегося с древности мнения о круговой форме планетных орбит. Орбиты планет представляют собою более сложные фигуры, чем окружность. Еще в конце 16-го века, в начале 17-го (то есть до открытия Ньютоном закона всемирного тяготения) Иоганн Кеплер впервые решился пересмотреть причины движения планет вокруг Солнца, Луны вокруг Земли. Он ошибался в оценке природы притягивающей силы, но догадывался, что Солнце искажает притяжением пути планет, которые стремятся двигаться по прямой. Кеплер на основе результатов кропотливых и многолетних наблюдений Тихо Браге за планетой Марс смог определить форму его орбиты. После длительных расчетов, ошибок, разочарований, перебора множества вариантов (математика не давала в то время возможности идти другим путем), Кеплер достиг согласования своих результатов и записей о наблюдениях датского астронома. Орбита оказалась эллипсом. Солнце Кеплер расположил в одном из фокусов эллипса. Таким образом, появился первый эмпирический (то есть выведенный из наблюдений) закон Кеплера: любая планета движется по орбите в виде эллипса, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Падающий на землю после нашего броска камень до момента падения описывает в воздухе траекторию, являющуюся малой частью эллипса, в одном из фокусов которого находится центр Земли.

Эллипс - геометрическая фигура, свойство которой состоит в том, что сумма расстояний от любой точки эллипса до двух особых точек, именуемых фокусами эллипса (F), является величиной постоянной. У эллипса еще выделяют точку центра (С). Основным же понятием для этой фигуры является эксцентриситет. Эксцентриситет - параметр, являющийся характеристикой вытянутости эллипса. Он равен отношению расстояния от центра эллипса до его фокуса к длине большой полуоси (a) или отношению корня из разности квадратов большой и малой (b) полуосей к длине большой полуоси:

Эксцентриситет обозначается латинской буквой е. Анализ формул дает нам знать, что для окружности (а=b) эксцентриситет равен нулю. Другие значения этой величины определяют разомкнутые кривые. Для параболы (а бесконечно велико) эксцентриситет равен единице. Эксцентриситет, больший, чем единица, описывает гиперболу.

Надо сказать, что в случае планет отличие орбит от окружностей невелико (е несильно отличается от нуля). Значительную вытянутость имеют лишь орбиты Меркурия (е=0,206) и Плутона (е=0,25). Орбиты астероидов и комет могут иметь различную вытянутость. Кометные орбиты часто имеют как параболическую, так и гиперболическую форму. Под гравитационным действием планет кометы иногда искажают свой путь, ускоряются или замедляются. Результатом этого и может послужить сильное изменение формы орбиты. Вспомним также, что гравитационное взаимодействие присуще всем телам, обладающим массами. Из-за этого орбиты всех тел Солнечной системы постоянно меняются: все планеты действуют друг на друга. Такое действие (малое, по сравнению с действием Солнца) называют возмущающим. А изменения в пути небесных тел - возмущениями. Например, возмущающая сила гравитационного притяжения Юпитера значительно меняет орбиты астероидов. Действие на Луну Земли и Солнца делают совершенно непригодными для расчетов ее орбиты законы Кеплера.

Второй закон Кеплера (Закон площадей)

Изучая по наблюдениям закономерности движения планет, Кеплер смог открыть и такое правило: за любые равные промежутки времени линия, соединяющая Солнце с планетой, покрывает равные по площади участки внутри эллипса.

Это второй закон Кеплера или закон площадей. Он предвосхитил собою позднее выведенный закон сохранения момента импульса. Следствие из этого закона такое: скорость, с которой движется планета вокруг Солнца, также не всегда одинакова: подходя ближе к Солнцу, планета движется быстрее, а отходя дальше от него -- медленнее. Эта особенность в движении планет составляет второй закон Кеплера.

При этом И. Кеплер разрабатывает принципиально новый математический аппарат, делая важный шаг в развитии математики переменных величин.

Третий закон Кеплера (Гармонический закон)

Наконец, Кеплер отметился еще и третьим законом планетных движений. Он вычислил, что отношения кубов больших полуосей орбит и квадратов периодов обращения планет вокруг Солнца - величины равные. Или

где a1 и a2 - длины больших полуосей орбит двух планет, а T1 и T2 - периоды их обращения вокруг Солнца. Если, скажем, мы знаем длину большой полуоси орбиты Земли и период ее движения вокруг Солнца (год), то, установив из наблюдений период движения другой планеты, мы легко можем вычислить большую полуось ее орбиты. Если принять большую полуось Земной орбиту за единицу, а период обращения измерять в годах, то, используя в качестве первой планеты в формуле третьего закона Землю, мы сможем переписать закон так:

где а измеряется в длинах большой полуоси земной орбиты, а Т - в годах. Длину большой полуоси орбиты Земли издавна принято называть астрономической единицей. Расстояние до других планет в астрономических единицах люди узнали гораздо раньше, чем расстояние от Земли до Солнца, благодаря третьему закону Кеплера.

Обобщенный третий закон Кеплера

Повторим, что законы Кеплера - следствие его непревзойденного усердия в математической обработке результатов наблюдений. Это - наблюдательные законы. Они отображают закономерности, но не выявляют причин. После появления закона всемирного тяготения стало очевидным, что законы Кеплера - лишь следствие физического свойства любых тел, обладающих массами, притягиваться друг другом.

С помощью этого закона можно сравнить движение спутника с массой m1 вокруг тела с массой M1 и движение спутника с массой m2 вокруг тела с массой М2. Если мы ограничимся Солнечной системой, то М1=М2, ведь это масса Солнца. Массы всех других тел Солнечной системы малы, по сравнению с массой Солнца, можно принять их равными нулю, и Ньютонов закон преобразуется в обычный третий закон Кеплера.

Следовательно, все движения в Солнечной системе подчиняются закону всемирного тяготения. Исходя из малой массы планет и тем более прочих тел Солнечной системы, можно приближенно считать, что движения в околосолнечном пространстве подчиняются законам Кеплера. Все тела движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которых находится Солнце. Чем ближе к Солнцу небесное тело, тем быстрее его скорость движения по орбите (планета Плутон, самая далекая из известных, движется в 6 раз медленнее Земли). Тела могут двигаться и по разомкнутым орбитам: параболе или гиперболе. Это случается в том случае, если скорость тела равна или превышает значение второй космической скорости для Солнца на данном удалении от центрального светила. Если речь идет о спутнике планеты, то и космическую скорость надо рассчитывать относительно массы планеты и расстояния до ее центра.

Открытие законов обращения планет потребовало от Кеплера многих лет упорной и напряженной работы. Он работал, живя все время в бедности, преследуемый всесильными церковными властями. Книги Кеплера, которые он с большим трудом издавал, сжигали на кострах.

Отношение Кеплера к астрологии было двойственным. С одной стороны, он допускал, что земное и небесное находятся в некоем гармоничном единстве и взаимосвязи. С другой -- скептически оценивал возможность использовать эту гармонию для предсказания конкретных событий. Кеплер выделялся на фоне других астрологов своей неординарной особенностью составления гороскопов.

2 Значение открытий Кеплера в истории науки

Он немало сделал для принятия протестантами григорианского календаря (на сейме в Регенсбурге, 1613, и в Аахене, 1615).

В честь учёного названы: кратеры на Луне и на Марсе; астероид1134; сверхновая 1604, описанная им; орбитальная обсерватория НАСА, планируемая к запуску в 2009 году; университет в Линце.

Труды ученого, твердо поставившего нас на путь правильного понимания устройства нашей Солнечной системы, и сегодня, спустя века после его смерти, играют столь важную роль в изучении строения необъятной Вселенной.

Список литературы

В истории науки не раз были периоды ее бурного развития, часто сопровождавшиеся сменой мировоззрения в целом. Один из таких периодов был вызван гениальными работами Коперника о строении Солнечной системы, хронологически он довольно точно вписывается в XVII век.
Этот период ознаменовался циклом работ по небесной механике, основам динамики, теории всемирного тяготения; было открыто атмосферное давление, разработаны законы геометрической оптики, теория цвета, открыты явления дифракции и интерференции света и т.д.

Содержание

Работа состоит из 1 файл

КЕПЛЕР.docx

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение
высшего профессионального образования

Институт фундаментальной биологии и биотехнологии

по Истории и методологии физики

Преподаватель __________ Л. Н. Медведев

Студент БФ12-02М 041204091 _________ О.А.Зубкова

1 НАЧАЛО ПУТИ БУДУЩЕГО ВЕЛИКОГО УЧЕНОГО 4

3 ПРАЖСКИЙ ПЕРИОД 9

3.3 Оптика Кеплера 12

4 ЖИЗНЬ ПОСЛЕ ПРАГИ 14

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 20

ВВЕДЕНИЕ

Этот период ознаменовался циклом работ по небесной механике, основам динамики, теории всемирного тяготения; было открыто атмосферное давление, разработаны законы геометрической оптики, теория цвета, открыты явления дифракции и интерференции света и т.д.

Одним из ученых, благодаря которым люди не просто сделали шаг на пути к раскрытию тайн мироздания, а стали видеть мир и мыслить по-новому, был Иоганн Кеплер. Астроном, математик, оптик, он боролся за утверждение коперниканского учения, за утверждение истины. Всю свою сознательную жизнь он сражался за торжество идеи, в справедливости которой был убежден, - идеи гелиоцентризма.

1 НАЧАЛО ПУТИ БУДУЩЕГО ВЕЛИКОГО УЧЕНОГО

Иоганн Кеплер родился 27 декабря 1571 г. в небольшом местечке вблизи швабского города Вейля. Отец его, Генрих Кеплер, был захудалым, разорившимся дворянином, служившим простым солдатом. Г. Кеплер был женат на дочери деревенского трактирщика. Брак был неудачным, родители часто ссорились, отец бросал семью, и мальчик воспитывался у деда, который и поместил Кеплера в школу, когда ему исполнилось шесть лет. Но к этому времени вернулись родители. Для поправки своих дел материальных дел они решили открыть трактир и взяли мальчика прислуживать посетителям. Так начался тяжелый путь будущего великого ученого.

В конце концов, семья опять распалась, отец ушел в солдаты и не вернулся. Слабый болезненный мальчик был плохим помощником, и его решено было отдать в монастырскую школу, которую он успешно окончил через два года. Оттуда он был переведен в духовную школу высшего разряда и через три года, как способный ученик, был принят в Тюбингенскую семинарию, по окончании которой 11 августа 1591 г. был оставлен стипендиатом Тюбингенской академии, впоследствии преобразованной в университет. Перед Кеплером открылась дорога к богословской карьере. Протестантская церковь должна была получить в лице его своего богослова. Но произошло иное. Астрономию и математику в то время в Тюбингене преподавал выдающийся педагог Местлин, хорошо знавший преподаваемые им науки, один из немногих в то время приверженцев учения Коперника [1].

В 1954 г. теологическое образование Кеплера должно было завершиться. В это же время в протестантской средней школе в Граце скончался преподаватель математики, и выбор сената, не без участия Местлина, пал на Кеплера, как лучшего кандидата на освободившуюся вакансию.

По этому поводу существует два мнения: или сам Кеплер воспользовался случаем, чтобы отказаться от духовной карьеры, или же университетские власти поторопились избавиться от опасного своим свободомыслием, увлеченного наукой воспитанника. Вероятнее всего ни одно из этих предположений неверно, поскольку сам Кеплер мучительно расставался с мыслью о духовной карьере, а университетские власти не имели в то время никаких оснований подозревать его в отступлении от религиозных догм [2]. Видимо все-таки решающую роль в этом кардинальном повороте в жизни Кеплера сыграла случайность.

Вместе с должностью преподавателя школы Кеплер по существовавшей тогда традиции приобрел также звание и должность математика провинции Штирии, ему вменялось также в обязанность ежегодно составлять календари.

Однако не стоит думать, что Кеплер абсолютно не верил в астрологию. Ведь вера в астрологию вытекала из учения об абсолютной необходимости, исключавшей из Вселенной всякую случайность. Давно была подмечена связь между расположением Солнца и Луны и сменой дня и ночи, времен года и т.д. Это давало повод считать, что и планеты могут иметь определенное влияние на жизнь на Земле. Сам Кеплер представлял мир единым целым, неким механизмом, который бог устроил и поддерживает на основании неизменных законов природы. Таким образом, Кеплер в своих рассуждениях все-таки оставался в пределах теологического понимания мира [2].

Пробуя различные комбинации, Кеплер пришел к геометрической схеме, согласно которой расстояние планет от Солнца находят следующим геометрическим построением [1]: вокруг ближайшей к Солнцу сферы Меркурия описывают правильный восьмигранник, вокруг него – вторую сферу – сферу Венеры. Около этой сферы описывают двадцатигранник, вокруг которого описывают третью сферу – сферу Земли. Около сферы Земли описывают двенадцатигранник, вокруг него – четвертую сферу – сферу Марса; далее описывают куб, и вокруг него – сферу Юпитера; около сферы Юпитера описвают шестигранник, и вокруг него – сферу Сатурна (рис. 1).

В том же 1597 г. к власти в Штирии приходит молодой эрцгерцог Фердинанд, и гонения на протестантов все больше усиливаются. Всем протестантским проповедникам и учителям, среди которых был и Кеплер, было предписано покинуть город и провинцию в течение шести дней. На этот раз Кеплеру везет: ему разрешают остаться в городе. Это решение вероятно связано с его должностью математика провинции, наблюдавшимися сомнениями относительно истинности лютеранства и знакомством с баварским канцлером. Теперь Кеплер получил возможность заняться исключительно научной работой, т. к. занятия в школе не проводились, в связи с отсутствием почти всех преподавателей.

Но жизнь в Граце становится все невыносимее, попытка вернуться на родину также заканчивается неудачей, поскольку религиозные сомнения и открытая защита коперниканства Кеплера к тому времени стали уже достаточно известными и получить работу в университете становится невозможно. И в 1600 г. Кеплер воспользовался предложением Тихо Браге, который на тот момент переехал в Прагу.

3 ПРАЖСКИЙ ПЕРИОД

Целый год ушел у Кеплера на попытки обустроиться в Праге. Отношения с Браге не ладились, разное происхождение, положение в обществе, отношение к окружающим – все играло не в пользу сотрудничества. Браге был аристократом и к помощникам относился только как к рабочей силе. Надежды Кеплера на то, что он получит доступ к огромному количеству материала, накопленному Браге за 35 лет, не оправдались, - Браге скрывал свои журналы от всяких посторонних глаз. Но и о возвращении в Грац не могло идти и речи, это было попросту опасно для жизни. Таким образом, после года колебаний и неопределенности Кеплер все-таки окончательно переезжает в Прагу, на этот раз вместе с семьей. Отношения с Браге налаживаются, но поработать вместе им так и не пришлось. 24 октября 1601 г. Тихо Браге скончался.

Через два дня Кеплер узнает о решении императора поручить ему заботу об инструментах и рукописях Браге. Для Кеплера наступало наиболее благоприятное во всей его жизни десятилетие, в течение которого он выполнит важнейшие исследования в астрономии и оптике.

Значение этой книги состоит, прежде всего, в том, что в ней дан вывод двух из трех знаменитых законов движения планет, названных именем Кеплера. В современной формулировке эти законы обычно звучат так:

1. Все планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых (общем для всех планет) находится Солнце;

2. Площади, описываемые радиус-векторами планет, пропорциональны времени.

Еще в первые дни пребывания Кеплера у Тихо Браге, последний поручил Кеплеру работу, связанную с объяснением движения Марса. Как оказалось впоследствии для решения вопроса о форме планетных орбит и о законах, по которым осуществляется их движение, Марс занимал ключевую позицию, т. к. его орбита более других вытянута, резче отличается от круговой, и в то же время Марс удобен для наблюдений.

Кеплер начал свое исследование составлением на основании наблюдений Тихо Браге полного списка моментов, долгот и широт всех противостояний Марса с 1580 г. Для достижения успеха в своих исследованиях Кеплеру необходимо было отрешиться от некоторых догм, принципиальное следование которым было причиной неудач многих его предшественников.

Кеплер впервые предположил, что движение планет происходит вследствие воздействия на них некой силы, исходящей от Солнца. Но этого предположения было недостаточно для объяснения видимых неравномерностей в движении планет. Поэтому Кеплер наделяет силой каждую планету, считая, что при этом, являясь объектом воздействия двух противоборствующих сил, своеобразного перетягивания на канате, планета то приближается к Солнцу, то уходит от него. Таким образом, у Кеплера Солнце становится не только источником света и тепла для всей планетной системы, но также и источником движущей планеты силы. Второе нововведение заключалось в предположении некоторого постоянного угла между плоскостями планетарных орбит. По данным наблюдений Браге, Кеплер убеждается в правильности своей гипотезы и находит угол между плоскостями орбит Земли и Марса равным 1 о 50'. Третье нововведение более радикально. От Платона и Птолемея до Коперника и Браге астрономы были уверены в том, что планеты совершают свои круговые движения с равномерной скоростью. Кеплер отбрасывает аксиому равномерного движения. При этом он руководствуется прежде всего физическими соображениями: если Солнце управляет движением, является его источником, то его сила должна действовать на планету более интенсивно, когда она находится ближе к источнику, и менее интенсивно, когда планета от него удалится, следовательно, планета будет двигаться с большей или меньшей скоростью в зависимости от ее расстояния от Солнца [2].

Читайте также:

Тихо браге иоганн кеплер и движение планет реферат

Оглавление

Файлы: 1 файл

кеплер.doc

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Введение

Содержание

Работа состоит из 1 файл

КЕПЛЕР.docx

ВВЕДЕНИЕ

1 НАЧАЛО ПУТИ БУДУЩЕГО ВЕЛИКОГО УЧЕНОГО

3 ПРАЖСКИЙ ПЕРИОД