25. Феномен Кеплера

Немецкий астроном. Открыл три закона, которые описывают движение планет. Хотя Кеплер в основном работал над обработкой результатов своих наблюдений за Марсом, он не оставлял попыток предсказания движения планет, представляя их орбиты круглыми. Но они попытки не имели успеха, а реальные наблюдения не соответствовали этим предсказаниям. После ряда подобных неудач он выдвинул, что орбита Марса имеет эллиптическую форму, причем Солнце находится в одном из фокусов эллипса. Это умозаключение и легло в основу первого закона Кеплера. Кроме того, движение планет неравномерно. Оно то ускоряется, то замедляется, в зависимости от расстояния до Солнца. Этот феномен описан вторым законом Кеплера, согласно которому каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем площадь сектора орбиты, описанная радиус-вектором, соединяющим планету и Солнце, изменяется пропорционально времени. Другими словами, планета движется быстрее, когда она ближе к Солнцу и медленнее, когда дальше от него. Два этих простых закона в конец разрушили теорию Птолемея и были опубликованы в его книге «Новая астрономия» всего лишь за год до того, как Галилей получил новые важные доказательства в пользу Коперника.

Сформулировав два первых закона о движении планет, Кеплер принялся составлять астрономические таблицы прецессии, чего до этого никто никогда не делал. Он назвал их «Рудольфовыми таблицами» в честь императора Рудольфа II. Они были опубликованы лишь в 1627 году, за три года до его смерти. И вот в 161 1 году Кеплер, узнав об открытии, сделанном Галилеем с помощью подзорной трубы, опубликовал свой собственный трактат по оптике под названием «Диоптрика». В 1612 году, после смерти Рудольфа II, он переезжает в Линц, где работает не только над таблицами, но и над двумя новыми работами: «Извлечение», в которой он изложил принципы модели Коперника, и «Гармоничные миры». В последней работе третий закон о движении планет и был изложен и опубликован Кеплером в 1619 году. Он устанавливал общие правила для всех планет Солнечной системы: соотношение куба большой полуоси орбиты и квадрата периода обращения одинаково для всех планет. Большая полуось соответствует расстоянию между двумя самыми удаленными точками (афелием и перигелием) эллипса. А период обращения — это время, за которое планета совершает полный оборот по орбите. Впоследствии, когда Ньютон в своей работе сформулировал закон всемирного тяготения, было установлено, что эта величина зависит только от массы притягивающего тела, то есть в случае с планетами — от Солнца. В целом этот закон можно применять и к другим системам. Например, к спутникам Юпитера, которые меняют значение этого показателя. Но этот факт не отменяет первые два закона. Это и было установлено Галилеем, когда он навел свою подзорную трубу на Юпитер и открыл четыре маленькие планеты, чье поведение полностью соответствовало законам Кеплера. Тем не менее эти законы поначалу применяли только для описания движения планет, которые видны невооруженным глазом, а затем стали использовать для описания движения многих небесных тел, по крайней мере в первом приближении, и обрели значение общего закона, предвосхищая закон всемирного тяготения. Более того, закон тяготения может быть напрямую выведен из трех законов Кеплера, а третий закон позволяет установить, что сила тяготения между двумя телами возрастает с уменьшением расстояния. Если сказать точнее, она уменьшается вчетверо, если расстояние удваивается, вдевятеро, если утраивается, и так далее.