Презентация на тему "Законы Кеплера"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Законы Кеплера

• 
  Слайд 2
  

  Три закона движения планет относительно Солнца были выведены эмпирически немецким астрономом Иоганном Кеплером в начале XVII века. Это стало возможным благодаря многолетним наблюдениям датского астронома Тихо Браге. Иоганн Кеплер Тихо Браге

• 
  Слайд 3

  Иоганн Кеплер

  В 1600 г. Кеплер попадает в Прагу, к знаменитому астроному-наблюдателю Тихо Браге. Последний еще в 1597 г. приглашал Кеплера к себе, после того как получил в дар первое научное сочинение молодого ученого “Космографическая тайна” и отметил в нем способного вычислителя. В 1601 г., после смерти Тихо Браге, все материалы о Марсе перешли к Кеплеру, который уже тогда пророчески писал: “Только на основании движения этой планеты мы достигнем познания тайн астрономии, или они останутся навсегда сокрытыми от нас”. Но даже самому Кеплеру, притом вооруженному правильным принципом гелиоцентризма, понадобилось целых 26 лет, чтобы сырые записи наблюдений превратить в новые точные таблицы планетных движений. Эти так называемые “Рудольфовы таблицы” (1627 г.) в течение полутора столетий служили астрономам для определения положений планет. Сам Кеплер предсказал по ним целый ряд явлений, в том числе такое редкое, как прохождение Венеры по диску Солнца, найдя для этого явления точный период повторяемости. Высокая точность таблиц Кеплера объяснялась тем, что, помимо принципа гелиоцентризма, в их основе лежали открытые им истинные законы движения планет, вошедшие в астрономию как первый, второй и третий законы Кеплера. Два закона содержатся в его “Новой астрономии” (1609 г.). В этом сочинении совершенно новым было прежде всего то, что впервые в истории астрономии Кеплер подошел к проблеме с динамической стороны, т.е. поставил перед собой задачу не просто описать движения планет, но попытаться вскрыть причины этих движений.

• 
  Слайд 4

  Законы Кеплера

  По Кеплеру, между Солнцем и планетами, как между планетами и их спутниками, действует сила тяжести. Отметив на примере Марса, что расстояние планеты от Солнца меняется, и что вдали от него движется медленнее, чем вблизи, Кеплер правильно усмотрел в этом свидетельство того, что сила действия Солнца уменьшается с расстоянием. Но мысль о возможной квадратичной зависимости силы тяжести от расстояния Кеплер отверг. В вопросе о природе силы тяжести он склонялся к мысли о родстве ее с силой магнитного взаимодействия. Основываясь на этих динамических представлениях, Кеплер выводит из наблюдений Тихо Браге сначала второй, а затем и первый законы движения планет. Наиболее простой из них — закон пропорциональности площадей, заметаемых радиус-вектором планеты, времени движения ее по орбите (второй закон) — постепенно уточняется Кеплером в “Новой астрономии”. Окончательно Кеплер сформулировал его в “Сокращенной коперниковской астрономии”, которая выходила частями в 1618, 1621 и 1622 гг. Несравненно более сложным оказалось найти истинную форму орбит планет. Начав с окружности с нецентральным положением Солнца и после первых шагов отбросив эллипс, в котором Солнце находилось в центре эллипса; Кеплер погрузился в бесконечные “пробы” всевозможных овалов — яйцевидных, несимметричных, “щекастых” линий и т.п. Утомительные и безуспешные вычисления доводили его почти до потери рассудка. Наконец, он снова возвращается к эллипсу, озаренный счастливой догадкой, что Солнце располагается в одном из фокусов эллиптической орбиты! Так был открыт первый закон Кеплера.

• 
  Слайд 5

  Гелиоцентрическая система мира Кеплера

  Наибольшую радость доставило Кеплеру открытие третьего закона, изложенного им в “Мировой гармонии” (1619 г.). Это сочинение завершило его многолетние поиски числовой гармонии во Вселенной, начатые еще в 1595 г. Но если единственным результатом его первого сочинения на эту тему оказалась крайне искусственная схема, связывающая сферы планетных орбит с системой правильных многогранников, то теперь, после долгих лет обработки точных наблюдений движения реальной планеты — Марса, в сочинении 1619 года в качестве основного результата формулируется точный (третий) закон движения планет. Третья глава книги, в которой изложен этот закон, носит знаменательное название: “Главный пункт астрономического учения, необходимый для понимания небесных гармоний”. Найденная Кеплером простая и красивая зависимость — точная пропорциональность квадратов времен обращения планет кубам их средних расстояний от Солнца — представлялась ему венцом его поисков мировой гармонии. Геометрическая схема Солнечной системы И.Кеплера. Правильные многогранники определяли размеры пяти промежутков между орбитами известных в то время шести планет.

• 
  Слайд 6

  Первый закон Кеплера

  Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

• 
  Слайд 7

  Характеристики эллипса

  Случаи: — фокусы сливаются с центром, эллипс вырождается в окружность. — эллипс; , орбиты близки к окружностям. — эллипс превращается в гиперболу. Эксцентриситет эллипса: Чем больше эксцентриситет эллипса, тем больше смещены фокусы по отношению к центру и тем больше будет разность между большой и малой полуосями. Эксцентриситет служит мерой «сплюснутости» эллипса. 0

• 
  Слайд 8

  Свойство эллипса

  Сумма расстояний от любой точки эллипса до фокусов эллипса является величиной постоянной.

• 
  Слайд 9

  Второй закон Кеплера

  (закон равных площадей) Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равновеликие площади. А O D С В Радиус - вектор планеты – расстояние от планеты до Солнца. Скорость движения планет неодинакова. Е Перицентр – Е – точка орбиты, в которой скорость максимальна, ближайшая точка орбиты. Апоцентр – В – точка орбиты, в которой скорость минимальна, наиболее удаленная точка орбиты

• 
  Слайд 10

  Перигелий и афелий

  Если Солнце находится в фокусе, то ближайшую к Солнцу точку орбиты планеты называют перигелием, а наиболее удаленную  — афелием. Обозначим за q — перигелийное расстояние, а Q — афелийное расстояние, тогда: q = а(1 – е) Q = a(1 + е)

• 
  Слайд 11

  Третий закон Кеплера

  Квадраты сидерических периодов обращений планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их эллиптических орбит. =1 год =1 а.е.=149600000 км. или