Was sind Keplers Gesetze?
Keplers Gesetze sind drei Gleichungen, die die Bewegung astronomischer Körper bestimmen. Keplers Gesetze wurden erstmals vom Astronomen Johannes Kepler aus dem 17. Jahrhundert entdeckt, als er die von Tycho Brahe gesammelten Daten analysierte. Keplers Gesetze sind eine Erweiterung von Copernicus 'früherer heliozentrischer Theorie und ebneten schließlich den Weg für Isaac Newtons vollständige Theorie, wie Körper interagieren. Die Newtonschen Gleichungen von Schwerkraft und Bewegung können verwendet werden, um Keplers Gesetze abzuleiten, wenn Sie davon ausgehen, dass es nur zwei Körper gibt, von denen einer feststeht und einer mit weniger als der Fluchtgeschwindigkeit umkreist. Obwohl Keplers Gesetze ursprünglich entwickelt wurden, um Planetenbewegungen zu erklären, gelten sie für jeden Körper, der sich in einer Umlaufbahn um einen viel massereicheren Körper befindet.
Das erste von Keplers Gesetzen besagt, dass ein Planet oder ein anderes Objekt in der Umlaufbahn um die Sonne einem elliptischen Pfad folgt, wobei sich die Sonne an einem Fokus befindet. Die Form dieser Ellipsen hängt von der Masse der Sonne, der Position des Planeten und der Geschwindigkeit des Planeten ab. Ein Satz von sechs Zahlen, die als Kepler-Elemente bezeichnet werden, kann verwendet werden, um den genauen Pfad anzugeben, den ein Planet verfolgt.
Das zweite von Keplers Gesetzen besagt, dass ein Planet im Orbit gleiche Gebiete zu gleichen Zeiten aufspürt. Wenn Sie eine Linie vom Planeten zur Sonne ziehen und den Bereich addieren, den die Linie in einem bestimmten Zeitintervall überstreicht, ist sie immer konstant. Dieses Gesetz ist eine Folge der Erhaltung des Drehimpulses; Wenn sich der Planet schneller bewegt, muss er auch näher an der Sonne sein. Die Vergrößerung des von der größeren Winkelbewegung abgedeckten Bereichs und die Verkleinerung des von der kürzeren Entfernung abgedeckten Bereichs müssen sich genau aufheben.
Das dritte Gesetz besagt, dass das Quadrat der Periode der Umlaufbahn direkt proportional zum Würfel der Halb-Hauptachse der Umlaufbahn sein muss. Die Semi-Major-Achse ist die Hälfte der Gesamtentfernung zwischen dem Perihel oder der nähesten Annäherung an die Sonne und dem Aphel oder der weitesten Entfernung von der Sonne. Ein Planet, der sehr weit von der Sonne entfernt ist, wie Neptun, hat eine viel größere Umlaufbahn. es bewegt sich auch langsamer und benötigt mehr Zeit, um die gleiche Entfernung zurückzulegen als ein Planet wie Merkur. Die genaue Beziehung zwischen Umlaufzeit, Halb-Hauptachse, Masse und Gravitationskonstante wurde später von Isaac Newton herausgearbeitet.