Kas yra Keplerio dėsniai?

Keplerio dėsniai yra trys lygtys, reguliuojančios astronominių kūnų judėjimą. Keplerio dėsnius pirmasis atrado XVII amžiaus astronomas Johannesas Kepleris, analizuodamas Tycho Brahe surinktus duomenis. Keplerio dėsniai yra ankstesnės Koperniko heliocentrinės teorijos pratęsimas ir galiausiai atvėrė kelią Izaoko Niutono pilnai teorijai apie kūnų sąveiką. Niutono gravitacijos ir judėjimo lygtys gali būti naudojamos Keplerio dėsniams išvesti, jei manote, kad yra tik du kūnai, iš kurių vienas yra fiksuotas, o vienas skrieja mažesniu nei pabėgimo greičiu. Nors Keplerio dėsniai iš pradžių buvo sukurti planetų judesiams paaiškinti, jie taikomi bet kuriam kūnui, kuris skrieja aplink daug masyvesnį kūną.

Pirmasis Keplerio dėsnis teigia, kad planeta ar bet kuris kitas objektas, skriejantis orbitoje aplink Saulę, eina elipsės formos keliu, kurio viename židinyje yra Saulė. Šių elipsių forma priklauso nuo Saulės masės, planetos padėties ir planetos greičio. Šešių skaičių rinkinys, vadinamas Keplerio elementais, gali būti naudojamas tiksliai planetos nubrėžtam keliui nurodyti.

Antrasis Keplerio dėsnis sako, kad orbitoje esanti planeta vienodais laikotarpiais nubrėžia vienodus plotus. Jei nubrėžiate liniją nuo planetos iki Saulės ir sudėsite plotą, kurį linija nuplaukia per tam tikrą laiko intervalą, ji visada yra pastovi. Šis dėsnis yra kampinio momento išsaugojimo pasekmė; jei planeta juda greičiau, ji taip pat turi būti arčiau Saulės. Apimto ploto padidėjimas nuo didesnio kampinio judesio ir aprėpto ploto sumažėjimas iš trumpesnio atstumo turi tiksliai panaikinti vienas kitą.

Trečiasis dėsnis teigia, kad orbitos periodo kvadratas turi būti tiesiogiai proporcingas orbitos pusdidžiosios ašies kubui. Pusiau pagrindinė ašis yra pusė viso atstumo tarp perihelio arba artimiausio Saulės priartėjimo ir afelio, arba tolimiausio atstumo nuo Saulės. Labai toli nuo Saulės esanti planeta, tokia kaip Neptūnas, turi daug didesnę orbitą; ji taip pat juda lėčiau, todėl reikia daugiau laiko įveikti tą patį atstumą nei planeta, tokia kaip Merkurijus. Tikslų ryšį tarp orbitos periodo, pusiau pagrindinės ašies, masės ir gravitacinės konstantos vėliau nustatė Isaacas Newtonas.