Каковы законы Кеплера?

Законы Кеплера - это три уравнения, которые управляют движением астрономических тел. Законы Кеплера были впервые обнаружены астрономом 17-го века Йоханнесом Кеплером при анализе данных, собранных Тихо Браге. Законы Кеплера являются продолжением ранней гелиоцентрической теории Коперника и в конечном итоге проложили путь к полной теории Исаака Ньютона о взаимодействии тел. Уравнения гравитации и движения Ньютона могут быть использованы для выведения законов Кеплера, если вы предполагаете, что есть только два тела, одно из которых является неподвижным, а одно - вращается с меньшей скоростью, чем убегает. Хотя законы Кеплера были первоначально разработаны для объяснения движений планет, они применяются к любому телу, которое находится на орбите вокруг гораздо более массивного тела.

Первый из законов Кеплера гласит, что планета или любой другой объект на орбите вокруг Солнца следует по эллиптическому пути с Солнцем в одном фокусе. Форма этих эллипсов зависит от массы Солнца, положения планеты и скорости планеты. Набор из шести чисел, называемых кеплеровскими элементами, может использоваться для указания точного пути, по которому движется планета.

Второй из законов Кеплера гласит, что планета на орбите отслеживает равные области в равные времена. Если вы рисуете линию от планеты к Солнцу и складываете область, которую линия охватывает в течение заданного промежутка времени, она всегда постоянна. Этот закон является следствием сохранения момента импульса; если планета движется быстрее, она также должна быть ближе к Солнцу. Увеличение площади, покрытой от большего углового движения, и уменьшение площади, покрытой с более короткого расстояния, должны точно компенсировать друг друга.

Третий закон гласит, что квадрат периода орбиты должен быть прямо пропорционален кубу большой полуоси орбиты. Большая полуось - это половина общего расстояния между перигелием, или ближайшим приближением к Солнцу, и афелием, или самым дальним расстоянием от Солнца. Планета очень далеко от Солнца, такая как Нептун, имеет гораздо большую орбиту; он также движется медленнее, занимая больше времени, чтобы пройти то же расстояние, что и планета, такая как Меркурий. Точная связь между периодом обращения, большой полуосью, массой и гравитационной постоянной была позже разработана Исааком Ньютоном.