"Leggi di Keplero" - questa frase è familiare a tutti gli appassionati di astronomia. Chi è questa persona? La connessione e l'interdipendenza di quale re altà oggettiva ha descritto? Astronomo, matematico, teologo, filosofo, l'uomo più intelligente del suo tempo Johannes Kepler (1571-1630) scoprì le leggi del moto planetario nel sistema solare.
L'inizio del viaggio
Johannes Kepler, originario di Weil der Stadt (Germania), venne al mondo nel dicembre 1571. Debole, con problemi di vista, il bambino ha vinto tutto per vincere in questa vita. Gli studi del ragazzo iniziarono a Leonberg, dove la famiglia si trasferì. Successivamente si trasferì in un istituto avanzato, una scuola di latino, per apprendere le basi della lingua, che intendeva utilizzare nelle future pubblicazioni.
Nel 1589 si diplomò al monastero di Maulbronn nella città di Adelburg. Nel 1591 entrò all'università di Tubinga. Un efficace sistema educativo fu creato dai duchi sulla scia dell'introduzione del luteranesimo. Con l'aiuto di sovvenzioni e borse di studio per i poveri, le autorità ci hanno provatoper fornire alle università candidati che potrebbero essere formati in chierici ben istruiti in grado di difendere la nuova fede in tempi di furiose controversie religiose.
Durante la sua permanenza presso l'istituto scolastico, Keplero subì l'influenza del professore di astronomia Michael Möstlin. Quest'ultimo condivideva segretamente le opinioni di Copernico sull'idea di un Universo eliocentrico (Sole al centro), sebbene insegnasse agli studenti "secondo Tolomeo" (Terra al centro). La profonda conoscenza delle idee dello scienziato polacco suscitò in Keplero un grande interesse per l'astronomia. Quindi la teoria di Copernico ebbe un altro sostenitore che cercò di comprendere personalmente le leggi del moto dei pianeti attorno al Sole.
Il sistema solare è un'opera d'arte
Stranamente, colui che in seguito scoprì le leggi del moto planetario non si considerava un astronomo per vocazione. Per tutta la sua vita, Keplero ha creduto che il sistema solare fosse un'opera d'arte, traboccante di fenomeni mistici, ha sognato di diventare un prete. L'astronomo ha spiegato il suo interesse per la teoria di Copernico con il fatto che prima di trarre conclusioni dalla propria ricerca, doveva studiare opinioni diverse.
Tuttavia, i docenti universitari hanno parlato di Keplero come di uno studente con una mente eccellente. Nel 1591, dopo aver conseguito un master, lo scienziato continuò i suoi studi nel campo della teologia. Quando furono prossimi al completamento, si seppe che un professore di matematica era morto nella scuola luterana di Graz. L'Università di Tubinga ha raccomandato di reclutare per questa posizione un talento in tutte le aree.rapporto di laurea. Quindi, addio alle leggi del moto planetario?
Nel nome di Dio
Il 22enne Johann rinunciò con riluttanza alla sua vocazione originaria di prete, ma assunse comunque le funzioni di insegnante di matematica a Graz. Durante la lezione nella sua classe, l'insegnante alle prime armi ha raffigurato sulla lavagna alcune figure geometriche che coinvolgono cerchi concentrici e triangoli. E d'un tratto gli venne in mente che tali figure rispecchiano un certo rapporto fisso fra le dimensioni di due cerchi, purché il triangolo sia equilatero. Qual è il rapporto di area tra i due cerchi? Il processo di pensiero stava prendendo slancio.
Un anno dopo, un insolito teologo pubblicò la sua prima opera, Il mistero dell'universo (1596). In esso, ha delineato le sue opinioni creative sui segreti dell'universo, supportate da credenze religiose.
Colui che scoprì le leggi del moto planetario lo fece in nome di Dio. Rivelando il piano matematico dell'Universo, il ricercatore è giunto alla conclusione: sei pianeti sono racchiusi in sfere, tra le quali si incastrano cinque poliedri regolari. Naturalmente, la versione era basata sul "fatto" che ci sono solo 6 corpi celesti. Intorno all'orbita della Terra, Keplero delineò un perfetto dodecaedro e una sfera che toccava l'orbita di Marte.
Poliedri perfetti
Intorno alla regione di Marte, lo scienziato ha raffigurato un tetraedro e una sfera adiacenti all'orbita di Giove. Nell'icosaedro nella sfera orbitale della Terra, la sfera di Venere "si adatta" perfettamente. Usando il restotipi di poliedri perfetti, lo stesso è stato fatto con il resto. Sorprendentemente, i rapporti delle orbite planetarie vicine, presentati nel modello della sfera annidata di Keplero, coincidevano con i calcoli di Copernico.
Scoprindo le leggi del movimento planetario, il sacerdote con una mente matematica si è affidato principalmente all'ispirazione divina. Non aveva una vera base per le argomentazioni. Il significato del trattato "I segreti dell'universo" sta nel fatto che fu il primo passo decisivo verso il riconoscimento del sistema eliocentrico del mondo enunciato da Copernico.
Ipotesi vs alta precisione
Nel settembre 1598, i protestanti di Graz, incluso Keplero, furono costretti a lasciare la città dai governanti cattolici. Sebbene a Johann sia stato permesso di tornare, la situazione è rimasta molto tesa. In cerca di sostegno, si rivolse a Tycho Brahe, matematico e astronomo alla corte dell'imperatore Rodolfo II. Lo scienziato era noto per la sua impressionante collezione di osservazioni planetarie.
Sapeva dell'opera "Il segreto dell'universo". Ma quando nel 1600 il suo ideatore arrivò all'Osservatorio di Tycho, situato fuori Praga, Brahe, che era impegnato in ricerche (a quel tempo) di alta precisione, lo accolse come autore di un'opera specifica, ma non come suo collega. Il confronto tra loro continuò fino alla morte dell'astrologo danese, avvenuta un anno dopo. Dopo la partenza del rivale in un altro mondo, a Keplero fu affidato il compito di custodire il tesoro delle sue osservazioni. Hanno aiutato molto il ricercatore a diventare colui che ha scoperto le leggi del movimentopianeti intorno al sole.
Il sentiero di Marte
L'ultima ricerca di Brage per creare una tabella dei moti planetari non è stata completata. Tutte le speranze erano riposte su un successore. Fu nominato matematico imperiale. Nonostante una relazione tesa con un collega defunto, Keplero era libero di perseguire i propri interessi nell'astronomia. Decise di continuare le sue osservazioni su Marte e di descrivere la sua visione dell'orbita di questo pianeta.
Johann ne era sicuro: aprendo il complesso sentiero marziano, è possibile rivelare i percorsi di movimento di tutti gli altri "vagabondi dell'Universo". Contrariamente alla credenza popolare, non si è limitato a utilizzare le osservazioni di Brahe per selezionare una figura geometrica che si adattasse alla descrizione. Il teologo di ieri ha indirizzato i suoi sforzi alla scoperta di una teoria fisica del movimento delle "sorelle che vivono nello spazio senz'aria", da cui si possono dedurre le loro orbite. Dopo un titanico lavoro di ricerca, sono apparse tre leggi del moto planetario.
Prima legge
I. Le orbite dei pianeti sono ellissi con il Sole in uno dei fuochi.
La legge del moto planetario nel sistema solare ha stabilito che i pianeti si muovono in un'ellisse. È apparso dopo otto anni di calcoli utilizzando un database compilato da Tycho Brahe basato sulle osservazioni del movimento planetario della stella Marte. Johann ha chiamato il suo lavoro "Nuova astronomia".
Quindi, secondo la prima legge di Keplero, ogni ellisse ha due punti geometrici chiamati fuochi (fuoco al singolare). La distanza totale dal pianeta a ciascuno dei centri è sempre sommatalo stesso indipendentemente da dove si trova il pianeta nel suo percorso di movimento. L'importanza della scoperta è che il presupposto che le orbite non siano cerchi perfetti (come nella teoria geocentrica) ha avvicinato le persone a una comprensione più precisa e chiara dell'immagine del mondo.
Seconda legge
II. La linea che collega il pianeta al Sole (vettore raggio) copre aree uguali in intervalli di tempo uguali mentre il pianeta si muove attorno all'ellisse.
Ovvero, in qualsiasi periodo di tempo, ad esempio, dopo 30 giorni, il pianeta supera la stessa area, indipendentemente dal periodo che scegli. Si muove più velocemente quando si avvicina al Sole e più lentamente quando si allontana, ma si muove a una velocità in costante cambiamento mentre si muove attorno alla sua orbita. Il movimento più "agile" si osserva al perielio (il punto più vicino al Sole) e il più "potente" all'afelio (il punto più lontano dal Sole). Così ragionava colui che scoprì le leggi del moto planetario.
Terza legge
III. Il quadrato del periodo totale di tempo orbitale (T) è proporzionale al cubo della distanza media del pianeta dal Sole (R).
Questo principio è talvolta chiamato la legge dell'armonia. Confronta il periodo di tempo orbitale e il raggio orbitale dei pianeti. L'essenza della scoperta di Keplero è la seguente: il rapporto tra i quadrati dei periodi di moto ei cubi delle distanze medie dal Sole è lo stesso per ogni pianeta.
Per ribadire, le leggi di Keplero del moto planetario erano basate su osservazioni serie a lungo termine eelaborato matematicamente. Mostrando regolarità, non rivelavano la condizionalità dei fenomeni. Più tardi, il famoso scopritore della legge di gravitazione universale, Newton, dimostrò che la risposta risiedeva nella proprietà fisica dei corpi di attrarsi a vicenda.
L'ombra del mio corpo è qui
Nonostante il suo successo, Keplero soffriva costantemente di problemi finanziari, mancanza di tempo per la ricerca, spostandosi alla ricerca di luoghi in cui le sue convinzioni religiose fossero tollerate. Più volte tentò di ottenere un posto di insegnante a Tubinga, ma fu percepito come un traditore, un protestante, e fu respinto.
Johannes Kepler morì il 15 novembre 1630 per un attacco di febbre acuta. Fu sepolto in un cimitero protestante. Nell'epitaffio il figlio legittimo scrisse: “Mi sono servito dei cieli per misurare. Ora devo misurare le ombre della Terra. Sebbene la mia anima sia in paradiso, l'ombra del mio corpo giace qui.”
Sì, inizialmente, nello spirito dei concetti medievali, lo scienziato credeva che i pianeti si muovessero perché hanno un'anima, questa è magia vivente e non solo grumi di materia. In seguito si rese conto che l'approccio scientifico era più giustificato. Ebbene, il prete e l'astronomo, che hanno scoperto le leggi del moto planetario, hanno onestamente percorso il sentiero dell'intuizione. Ma ammettiamolo a noi stessi: a volte sembra che ci sia così tanto misticismo nell'Universo scientifico in tutto e per tutto!
