قوانین کپلر: تفاوت بین نسخه‌ها

نسخهٔ کنونی تا ‏۲۲ ژانویهٔ ۲۰۱۴، ساعت ۱۵:۱۷

یوهانس کپلر، اخترشناس آلمانی،که کار خود را با عنوان دستیار جز تیکو براهه، اختر شناس مشهور دانمارکی، آغاز کرد، پیش از قانون گرانش نیوتن، موفق به سه کشف بزرگ در مورد حرکت سیاره ها شد.براهه درست پیش از اختراع تلسکوپ، رئیس اولین رصد خانه بزرگ جهان در دانمارک بود. او با استفاده از وسیله های برنجی نقاله مانند عظیم، موسوم به زاویه سنج، در مدت 20 سال مکان سیاره ها را چندان دقیق اندازه گرفت که اندازه گیری هایش هنوز هم معتبرند.براهه داده های خود را در اختیار کپلر قرار داد. کپلر پس از مرگ براهه اندازه گیری های او را به مقادیری تبدیل کرد که ناظر ساکن خارج از منظومه شمسی بدست می آورد.این انتظار کپلر که سیاره ها در مدارهای دایره ای گرد خورشید حرکت می کنند پس از سال ها تلاش بر باد رفت. او دریافت که مسیر ها بیضی است.

این اولین قانون کپلر در مورد حرکت سیاره ای است:

مسیر هر سیاره گرد خورشید بیضی است که خورشید در یکی از کانون های آن قرار دارد.

کپلر همچنین دریافت که سیاره ها با اندازه سرعت یکنواخت دور خورشید نمی گردند، بلکه نزدیک خورشید سرعت بیشتر و دور از آن با سرعت کمتر حرکت می کنند.این کار چنان انجام می شود که خط فرضی یا پره متصل کننده خورشید به سیاره در زمان های مساوی مسافت های برابری را در فضا می روبد.مساحت سطح مثلثی شکل روبیده شده در مدت یک ماهی که سیاره از خورشید دور است، برابر سطح مثلث روبیده شده در مدت یک ماهی است که سیاره در فاصله نزدیک تری دور خورشید می گردد.

قانون دوم کپلر چنین است:

خطی که خورشید را به هر سیاره متصل می کند در بازه های زمانی مساوی، مساحت های برابری از فضا را می روبد.

کپلر نخستین کسی بود که واژه ماهواره را وضع کرد. اما نمی دانست چرا سیاره ها آنطور که او کشف کرده حرکت می کنند.مدلی مفهومی در اختیار او نبود.کپلر ماهواره را صرفا پرتابه ای نمی دانست که تحت تاثیر نیروی گرانشی به طرف جسمی که دور آن می گردد حرکت کند.می دانید اگر سنگی را رو به بالا پرتاب کنید، حرکت آن هنگام بالا رفتن به تدریج کند تر می شود زیرا بر خلاف گرانی حرکت می کند. همچنین می دانید وقتی این سنگ بر می گردد، در جهت گرانی حرکت می کند و اندازه سرعتش افزایش می یابد. کپلر متوجه نبود که ماهواره نیز همین رفتار را دارد.حرکت ماهواره با دور شدن از خورشید کند می شود و با نزدیک شدن به خورشید سرعت می گیرد. ماهواره- چه سیاره ای باشد که به دور خورشید می گردد و یا یکی از ماهواره های کنونی زمین- در جهت مخالف میدان گرانشی کندتر و در جهت میدان گرانشی تندتر حرکت می کند.کپلر متوجه این سادگی نشد و به جای آن برای توجیه کشف هایش دستگاه های پیچیده ای از شکل های هندسی ساخت.این دستگاه ها بی فایده از کار درآمد. کپلر پس ازده سال جستجو با آزمون و خطا برای یافتن رابطه زمان گردش سیاره به دور خورشید و فاصله آن از خورشید، قانون سومی را کشف کرد. او از داده های براهه دریافت که مربع دوره هر سیاره(T) با مکعب میانگین شعاع آن(r) نسبت مستقیم دارد.

قانون سوم او عبارت است از:

مربع دوره مداری هر سیاره با مکعب فاصله میانگینش از خورشید نسبت مستقیم دارد(برای تمام سیاره ها' T²'~r³) .

یعنی نسبت T²/r³ برای تمام سیاره ها یکی است.بنابراین، اگر دوره سیاره معلوم باشد، می‌توان میانگین فاصله شعاعی مدار آن را به راحتی محاسبه کرد(و برعکس). با قانون سوم کپلر، می‌توان شعاع مدار هر سیاره را از دوره مداری آن بدست آورد. جالب است بدانید کپلر با اندیشه های گالیله درباره لختی و حرکت شتاب دار آشنایی داشت اما نتوانست از آنها برای کار خود استفاده کند.او، مثل ارسطو فکر می کرد، که نیروی وارد بر جسم متحرک در جهت حرکت جسم است.کپلر هرگز متوجه مفهوم لختی نشد.از سوی دیگر گالیله نیز هرگز اهمیت کار کپلر را درک نکرد و معتقد بود سیاره ها در مدار های دایره ای حرکت می کنند.شناخت بیشتر حرکت سیاره ای به کسی نیاز داشت که بتواند یافته های این دو دانشمند بزرگ را یکپارچه سازد.که این وظیفه را ایزاک نیوتن بر عهده گرفت.<ref >کتاب فیزیک مفهومی جلد اول مکانیک/نویسنده:پل جی.هیوئیت/ترجمه منیژه رهبر</ref>

منبع[ویرایش]

@@ سطر ۱: / سطر ۱: @@
-[[رده:فیزیک]]
+[[%DB%8C%D9%88%D9%87%D8%A7%D9%86%20%DA%A9%D9%BE%D9%84%D8%B1|یوهانس کپلر]]، اخترشناس آلمانی،که کار خود را با عنوان دستیار جز [[%D8%AA%DB%8C%DA%A9%D9%88%20%D8%A8%D8%B1%D8%A7%D9%87%D9%87|تیکو براهه]]، [[%D8%B3%D8%AA%D8%A7%D8%B1%D9%87%E2%80%8C%D8%B4%D9%86%D8%A7%D8%B3|اختر شناس]] مشهور دانمارکی، آغاز کرد، پیش از قانون [[%DA%AF%D8%B1%D8%A7%D9%86%D8%B4|گرانش]] [[%D9%86%DB%8C%D9%88%D8%AA%D9%86|نیوتن]]، موفق به سه کشف بزرگ در مورد حرکت [[%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D8%B1%D9%87|سیاره]] ها شد.براهه درست پیش از اختراع [[%D8%AA%D9%84%D8%B3%DA%A9%D9%88%D9%BE|تلسکوپ]]، رئیس اولین رصد خانه بزرگ جهان در دانمارک بود. او با استفاده از وسیله های برنجی نقاله مانند عظیم، موسوم به [[%D8%B2%D8%A7%D9%88%DB%8C%D9%87%20%D8%B3%D9%86%D8%AC|زاویه سنج]]، در مدت 20 سال مکان [[%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D8%B1%D9%87|سیاره]] ها را چندان دقیق اندازه گرفت که اندازه گیری هایش هنوز هم معتبرند.براهه داده های خود را در اختیار کپلر قرار داد. کپلر پس از مرگ براهه اندازه گیری های او را به مقادیری تبدیل کرد که ناظر ساکن خارج از [[%D9%85%D9%86%D8%B8%D9%88%D9%85%D9%87%20%D8%B4%D9%85%D8%B3%DB%8C|منظومه شمسی]] بدست می آورد.این انتظار کپلر که [[%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D8%B1%D9%87|سیاره]] ها در مدارهای دایره ای گرد [[%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%AF|خورشید]] حرکت می کنند پس از سال ها تلاش بر باد رفت. او دریافت که مسیر ها [[%D8%A8%DB%8C%D8%B6%DB%8C|بیضی]] است.
-[[رده:علوم سیاره‌ای]]
-== قوانین کپلر ==
+این اولین قانون کپلر در مورد حرکت [[%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D8%B1%D9%87|سیاره]] ای است:
-'''قوانین کپلر''' که توسط [[یوهان کپلر]] دانشمند و ستاره‌شناس آلمانی ارائه شد، حرکت سیارات به دور [[خورشید]] را مورد بررسی قرار می‌دهد. کپلر یافته‌های خود را مدیون تحقیق در مورد حرکت سیارات به دور خورشید می‌باشد، اما امروزه این قوانین که حرکت هر دو جرمی را در فضا نسبت به هم تشریح می‌نماید برای ارسال محموله‌های فضایی اعم از [[ماهواره‌|ماهواره‌ها]]، فضاپیماهای سرنشین‌دار و روبات‌های کاوشگر به مدار زمین و فراتر از آن استفاده می‌شود.
+'''مسیر هر سیاره گرد خورشید بیضی است که خورشید در یکی از کانون های آن قرار دارد.'''
-== تاریخچه ==
+کپلر همچنین دریافت که [[%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D8%B1%D9%87|سیاره]] ها با اندازه [[%D8%B3%D8%B1%D8%B9%D8%AA|سرعت]] یکنواخت دور [[%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%AF|خورشید]] نمی گردند، بلکه نزدیک [[%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%AF|خورشید]] سرعت بیشتر و دور از آن با [[%D8%B3%D8%B1%D8%B9%D8%AA|سرعت]] کمتر حرکت می کنند.این کار چنان انجام می شود که خط فرضی یا پره متصل کننده [[%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%AF|خورشید]] به [[%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D8%B1%D9%87|سیاره]] در زمان های مساوی مسافت های برابری را در [[%D9%81%D8%B6%D8%A7|فضا]] می روبد.مساحت سطح مثلثی شکل روبیده شده در مدت یک ماهی که سیاره از خورشید دور است، برابر سطح مثلث روبیده شده در مدت یک ماهی است که سیاره در فاصله نزدیک تری دور خورشید می گردد.
-[[یوهان کپلر]]٬ ریاضیدان و منجم سرشناس آلمانی قرون ۱۶ و ۱۷ میلادی که در [[رصدخانه]] سلطنتی امپراتور سرزمین بوهمیا، رودولف یازدهم، استخدام شده بود، در موقعیتی قرار داشت که می‌توانست به انبوهی از اطلاعات دقیق رصدی [[تیکو براهه]] دسترسی داشته باشد. کپلر به [[مدل زمین مرکزی]] براهه اعتقادی نداشت و می‌دانست که [[مدل خورشید مرکزی]] [[کپرنیک]] با قوانین ریاضی و نتایج رصدی مطابقت خوبی دارد. اما او که فردی مذهبی بود و اعتقادات کهن دینی درباره زمین مقدسی که مرکز عالم قرار داده شده بود، در اعماق وجودش لانه داشت به سختی می‌توانست خود را به پیروی از این مدل جدید قانع کند و از طرفی هم نمی‌توانست آنچه را می‌دید انکار کند.
+قانون دوم کپلر چنین است:
-تا بدان روز به جز مدل بهاسکارا|بهاسکارای هندی و سجزی سیستانی، در همه مدلها مدار گردش سیارات و ستاره‌ها به دور جرم مرکزی را [[دایره]] می‌دانستند. دایره شکل مقدس و متقارنی بود که از نظر قدما با نظم مورد انتظار از آفریننده منظم گیتی، همخوانی بیشتری از خود نشان می‌داد. کپلر نیز به پیروی از همین عقیده به سختی تلاش می‌کرد تا حرکت سیاره [[مریخ]] را در مدلهای گوناگونی که تا آن روز ارائه شده بود توجیه نماید. کپلر مریخ را از آن جهت انتخاب کرده بود که در اطلاعات به ارث رسیده از براهه، عدم تقارن زیادی در حرکت این سیاره مشاهده نمود.
+''' خطی که [[خورشید]] را به هر [[سیاره]] متصل می کند در بازه های زمانی مساوی، مساحت های برابری از فضا را می روبد.'''
+کپلر نخستین کسی بود که واژه [[%D9%85%D8%A7%D9%87%D9%88%D8%A7%D8%B1%D9%87|ماهواره]] را وضع کرد. اما نمی دانست چرا [[%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D8%B1%D9%87|سیاره]] ها آنطور که او کشف کرده حرکت می کنند.مدلی مفهومی در اختیار او نبود.کپلر [[%D9%85%D8%A7%D9%87%D9%88%D8%A7%D8%B1%D9%87|ماهواره]] را صرفا پرتابه ای نمی دانست که تحت تاثیر نیروی [[%DA%AF%D8%B1%D8%A7%D9%86%D8%B4|گرانش]]ی به طرف جسمی که دور آن می گردد حرکت کند.می دانید اگر سنگی را رو به بالا پرتاب کنید، حرکت آن هنگام بالا رفتن به تدریج کند تر می شود زیرا بر خلاف گرانی حرکت می کند. همچنین می دانید وقتی این سنگ بر می گردد، در جهت گرانی حرکت می کند و اندازه سرعتش افزایش می یابد. کپلر متوجه نبود که ماهواره نیز همین رفتار را دارد.حرکت [[%D9%85%D8%A7%D9%87%D9%88%D8%A7%D8%B1%D9%87|ماهواره]] با دور شدن از [[%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%AF|خورشید]] کند می شود و با نزدیک شدن به خورشید سرعت می گیرد. ماهواره- چه [[%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D8%B1%D9%87|سیاره]] ای باشد که به دور [[%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%AF|خورشید]] می گردد و یا یکی از ماهواره های کنونی [[%D8%B2%D9%85%DB%8C%D9%86|زمین]]- در جهت مخالف میدان [[%DA%AF%D8%B1%D8%A7%D9%86%D8%B4|گرانش]]ی کندتر و در جهت میدان گرانشی تندتر حرکت می کند.کپلر متوجه این سادگی نشد و به جای آن برای توجیه کشف هایش دستگاه های پیچیده ای از شکل های هندسی ساخت.این دستگاه ها بی فایده از کار درآمد. کپلر پس ازده سال جستجو با آزمون و خطا برای یافتن رابطه زمان گردش [[%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D8%B1%D9%87|سیاره]] به دور [[%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%AF|خورشید]] و فاصله آن از خورشید، قانون سومی را کشف کرد. او از داده های براهه دریافت که مربع دوره هر سیاره(T) با مکعب میانگین شعاع آن(r) نسبت مستقیم دارد.
-همه تلاش‌ها و محاسبات ناموفق بود تا زمانی که به عقیده خود کپلر بر وی وحی نازل گردید. سرانجام زمانی که کپلر مدار مریخ را بیضی شکل فرض کرد، مدل خورشید مرکزی را به کار برد و مریخ را سیاره‌ای بیرونی نسبت به زمین در نظر گرفت، صاحب مدلی از سپهر گردون شد که در آن همه اجرام سماوی در جای خود شروع به حرکتی منظم، دقیقاً مطابق با واقعیت رصدی نمودند.
+قانون سوم او عبارت است از:
-حاصل بیش از ۲۰ سال تحقیقات کپلر در زمینه دینامیک سیارات [[منظومه شمسی]] در غالب سه قانون که در دو مرحله منتشر شد و به '''قوانین حرکت سیاره‌ای کپلر'''و یا به اختصار '''قوانین کپلر''' مشهورند، سرنوشت دنیا را عوض کرد. ما امروزه از قوانین کپلر به منظور بررسی حرکت ماهواره‌ها به دور زمین، ارسال کاوشگران فضایی به اعماق بیکران [[فضا]] و اعزام [[فضانورد]] به [[مدار]] زمین و سطح [[ماه]] استفاده می‌کنیم. کپلر ابتدا دو قانون اول را منتشر نمود و پس از حدود ۱۰ سال قانون سوم را نیز معرفی کرد.
+'''مربع دوره مداری هر سیاره با مکعب فاصله میانگینش از خورشید نسبت مستقیم دارد(برای تمام سیاره ها'''''' T<sup>2</sup>''''''~r<sup>3</sup>) .'''
+یعنی نسبت T<sup>2</sup>/r<sup>3</sup> برای تمام [[سیاره]] ها یکی است.بنابراین، اگر دوره سیاره معلوم باشد، می‌توان میانگین فاصله شعاعی مدار آن را به راحتی محاسبه کرد(و برعکس). با قانون سوم کپلر، می‌توان شعاع مدار هر سیاره را از دوره مداری آن بدست آورد. جالب است بدانید کپلر با اندیشه های گالیله درباره لختی و حرکت شتاب دار آشنایی داشت اما نتوانست از آنها برای کار خود استفاده کند.او، مثل ارسطو فکر می کرد، که [[نیرو]]ی وارد بر جسم متحرک در جهت حرکت جسم است.کپلر هرگز متوجه مفهوم لختی نشد.از سوی دیگر [[گالیله]] نیز هرگز اهمیت کار کپلر را درک نکرد و معتقد بود [[سیاره]] ها در مدار های دایره ای حرکت می کنند.شناخت بیشتر حرکت سیاره ای به کسی نیاز داشت که بتواند یافته های این دو دانشمند بزرگ را یکپارچه سازد.که این وظیفه را ایزاک [[نیوتن]] بر عهده گرفت.<ref >کتاب فیزیک مفهومی جلد اول مکانیک/نویسنده:پل جی.هیوئیت/ترجمه منیژه رهبر</ref>
-انتشار عمومی قوانین کپلر نگاه مردم را به مقدسات سماوی که سال‌ها بر فراز آسمان‌ها جولان می‌دادند، تغییر داد. اما سال‌ها طول کشید تا این تغییر صورت پذیرد. افکار و ایده‌های مترقی یوهان کپلر پس از مرگ وی مدت‌ها فراموش شد تا اینکه دانشمندان دیگری مانند [[گالیله]] و [[نیوتن]] به بررسی مجدد آنها پرداختند. کپلر خود در یکی از نوشته‌هایش آورده است:«من کتاب خود را می‌نویسم، تفاوتی ندارد اگرخوانندگان آن مردان امروزی باشند و یا مردمی از آینده، این کتاب می‌تواند سالها انتظار خوانندگان واقعی خود را بکشد، مگر نه اینکه خداوند نیز شش هزار سال انتظار کشید تا تماشاگری برای آفرینش او پیدا شود.»
+<br/>
-== قانون اول ==
+== منبع ==
-[[پرونده:Kepler-first-law.svg|thumb|قانون اول کپلر]]
+<references />
-مسیر حرکت سیارات به دور خورشید [[بیضی]] است و خورشید در یکی از دو کانونِ این بیضی قرار دارد. در واقعیت شکل مدار اجرام سماوی و یا مدارگردهای مصنوعی نظیر ماهواره‌ها می‌تواند یکی از اشکال گوناگون [[مقاطع مخروطی]] نظیر دایره، بیضی٬ [[سهمی]] و [[هذلولی]] باشد.
+[[Category:فیزیک]]<br/>[[Category:علوم سیاره‌ای|علوم_سیاره‌ای]]
-[[پرونده:Kepler-second-law.svg|thumb|قانون دوم کپلر]]
-== قانون دوم ==
-خط واصل بین خورشید و سیارات در زمان‌های مساوی، مساحت‌های مساوی را جاروب می‌کند. به بیان دیگر
-زمانی که سیاره به خورشید نزدیک‌تر است نسبت به زمانی که از خورشید دورتر است با سرعت بیشتری حرکت می‌کند.
-== قانون سوم ==
-دوره حرکت سیاره به دور خورشید با فاصله سیاره تا خورشید تناسب دارد.
-به بیان ساده تر:
-مربع زمان تناوب چرخش سیارات به دور خورشید با مکعب نصف محور بزرگ بیضی متناسب است.
-== قوانین کپلر و سفر به فضا ==
-این قوانین علاوه بر تشریح حرکت سیارات نسبت به خورشید، برای تمام سیستم‌هایی که در آنها یک جرم به دور جرم دیگر می‌گردد نیز صادق است و کاربرد دارد. با این تفاوت که قانونِ اول کپلر تنها ناظر بر یک شکل خاص و عام از مسیرهای ممکن فضایی است. در واقعیت شکل مدار اجرام سماوی و یا مدارگردهای مصنوعی نظیر ماهواره‌ها می‌تواند یکی از اشکال گوناگون مقاطع مخروطی نظیر دایره، بیضی، سهمی و هذلولی باشد.
-==منبع==
-ويكي پدياي فارسي [http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%82%D9%88%D8%A7%D9%86%DB%8C%D9%86_%DA%A9%D9%BE%D9%84%D8%B1]

قوانین کپلر: تفاوت بین نسخه‌ها

نسخهٔ کنونی تا ‏۲۲ ژانویهٔ ۲۰۱۴، ساعت ۱۵:۱۷

منبع[ویرایش]

منوی ناوبری

ابزارهای شخصی

گویش‌ها

فضاهای نام

جستجو

بیشتر

بازدیدها

ناوبری

ابزارها