Войти
| Автор | Иоганнес Кеплер |
|---|---|
| Оригинальное название | Astronomia Nova ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΤΟΣ seu Physica coelestis, tradita commentariis de motibus stellae Martis ex monitoringibus GV Тихонис Браге (Новая астрономия, основанная на причинах, или небесная физика, обработанная с помощью комментариев о движениях звезды Марс, из наблюдений благородного Тихо Браге) |
| Язык | Латинский |
| Тема | астрономия |
Astronomia nova (английский : New Astronomy, полное название в оригинале латынь : Astronomia Nova ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΤΟΣ seu Physica coelestis, tradita commentariis de motibus stellae Martis ex monitoringibus GV Тихонис Браге) - книга, изданная в 1609 году, в которой содержатся результаты десятилетнего исследования движения Марса Марса астрономом Иоганном Кеплером. Одна из самых значительных книг в истории астрономии, Astronomia nova предоставила веские аргументы в пользу гелиоцентризма и внесла ценный вклад в понимание движения планет. Это включало первое упоминание об эллиптических траекториях планет и замене их движения на движение свободно плавающих тел в отличие от объектов на вращающихся сферах. Он признан одной из важнейших работ научной революции.
До Кеплера Николай Коперник в 1543 году предположил, что Земля и другие планеты вращаются вокруг своей орбиты. солнце. Модель Коперника Солнечной системы рассматривалась как средство для объяснения наблюдаемых положений планет, а не как физическое описание.
Кеплер искал и предлагал физические причины движения планет. Его работа в основном основана на исследованиях его наставника Тихо Браге. У этих двоих, хотя и близких по работе, были бурные отношения. Тем не менее, в 1601 году на смертном одре Браге попросил Кеплера удостовериться, что он «не умер напрасно», и продолжить разработку его модели Солнечной системы. Вместо этого Кеплер написал бы Astronomia nova, в которой он отвергает систему Тихона, а также систему Птолемея и систему Коперника. Некоторые ученые предполагают, что неприязнь Кеплера к Браге, возможно, повлияла на его отказ от системы Тихона и формирование новой.
К 1602 году Кеплер приступил к работе по определению орбиты Марса, сохраняя Давид Фабрициус сообщил о своих успехах. Он предположил Фабрициусу возможность овальной орбиты к началу 1604 года, хотя в это не поверили. Позже в том же году Кеплер написал в ответ об открытии эллиптической орбиты Марса. Рукопись Astronomia nova была завершена к сентябрю 1607 года и была напечатана к августу 1609 года.
Диаграммы трех моделей движения планет до Кеплера На английском языке, полная Название его работы - Новая астрономия, основанная на причинах, или небесная физика, трактуемая с помощью комментариев о движениях звезды Марс, из наблюдений Тихо Браге, Гент . На протяжении более 650 страниц Кеплер шаг за шагом проводит своих читателей через свой процесс открытий, чтобы развеять любое впечатление о «культивировании новизны», - говорит он.
Введение Astronomia nova, в частности обсуждение Священного Писания, было наиболее распространенным из работ Кеплера в семнадцатом веке. Во введении описаны четыре шага, которые Кеплер предпринял во время своего исследования. Во-первых, он утверждает, что само Солнце, а не любая воображаемая точка около Солнца (как в системе Коперника ) является точкой, где пересекаются все плоскости эксцентриков планет, или центром орбиты планет. Второй шаг состоит в том, что Кеплер помещает Солнце как центр и движитель других планет. Этот шаг также содержит ответ Кеплера на возражения против размещения Солнца в центре вселенной, включая возражения, основанные на Священных Писаниях. В ответ на Священное Писание он утверждает, что оно не претендует на физическую догму, и его содержание следует воспринимать духовно. На третьем этапе он утверждает, что Солнце является источником движения всех планет, используя доказательство Браге, основанное на кометах, о том, что планеты не вращаются по орбам. Четвертый шаг состоит в описании пути планет как не круга, а как овала.
Когда начинается собственно Астрономическая новая, Кеплер демонстрирует, что системы Тихона, Птолемея и Коперника неотличимы только на основе наблюдений. Три модели предсказывают одинаковые положения планет в ближайшем будущем, хотя они расходятся с историческими наблюдениями и не в состоянии предсказать будущее положение планет на небольшую, хотя и абсолютно измеримую величину. Кеплер представляет здесь свою знаменитую диаграмму движения Марса по отношению к Земле, если Земля оставалась неподвижной в центре своей орбиты. Схема показывает, что орбита Марса была бы совершенно несовершенной и никогда не следовала бы по тому же пути.
Кеплер подробно обсуждает всю свою работу на протяжении всей книги. Он обращается к этому пространству в шестнадцатой главе:
Если тебе наскучил этот утомительный метод расчета, пожалей меня, которому пришлось пройти по крайней мере семьдесят его повторений с очень большой потерей времени.
Кеплер на очень важном этапе также ставит под сомнение предположение о том, что планеты движутся вокруг центра своей орбиты с одинаковой скоростью. Он обнаружил, что вычисление критических измерений, основанных на фактическом положении Солнца на небе, а не на «среднем» положении Солнца , вносит значительную степень неопределенности в модели, открывая путь для дальнейших исследований. Идея о том, что планеты движутся не с одинаковой скоростью, а со скоростью, которая меняется в зависимости от их расстояния от Солнца, была полностью революционной и станет его вторым законом (открытым до его первого). Кеплер в своих вычислениях, ведущих к своему второму закону, допустил несколько математических ошибок, которые, к счастью, нейтрализовали друг друга «как будто чудом».
Учитывая этот второй закон, он утверждает в главе 33, что Солнце есть двигатель, который перемещает планеты. Чтобы описать движение планет, он утверждает, что Солнце излучает физический вид, аналогичный свету, который оно также излучает, которое толкает планеты. Он также предлагает вторую силу внутри каждой планеты, которая притягивает ее к Солнцу, чтобы не дать ей уйти по спирали в космос.
Затем Кеплер пытается найти истинную форму планетных орбит, которую он определяет как эллиптическую. Его первоначальная попытка определить орбиту Марса как круг отклонилась всего на восемь угловых минут, но этого было достаточно, чтобы он посвятил шесть лет устранению несоответствия. Данные, казалось, производили симметричную яйцевидную кривую внутри его предсказанного круга. Сначала он проверил форму яйца, затем разработал теорию орбиты, которая колеблется в диаметре, и вернулся к яйцу. Наконец, в начале 1605 года он геометрически проверил эллипс, который ранее считал слишком простым решением, чтобы астрономы не могли его упустить из виду. По иронии судьбы, он уже получил это решение тригонометрическим путем много месяцев назад. По его словам,
я отложил [исходное уравнение] в сторону и вернулся к эллипсам, полагая, что это совершенно разные гипотезы, тогда как эти две, как я докажу в следующей главе, являются одним в [sic ] то же самое... Ах, какой я был глупой птицей!
Astronomia nova записывает открытие первых двух из трех принципов, известных сегодня как законы движения планет Кеплера, которые заключаются в следующем:
Кеплер открыл «второй закон» перед первым. Он представил свой второй закон в двух разных формах: в главе 32 он заявляет, что скорость планеты изменяется обратно пропорционально ее расстоянию от Солнца, и поэтому он может измерить изменения положения планеты, сложив все меры расстояния, или глядя на область вдоль дуги орбиты. Это его так называемый «закон расстояния». В главе 59 он заявляет, что радиус от Солнца до планеты сметает равные области в равное время. Это его так называемый «зональный закон».
Однако «принцип площади-времени» Кеплера не облегчил простой расчет положения планет. Кеплер мог разделить орбиту на произвольное количество частей, вычислить положение планеты для каждой из них, а затем связать все вопросы с таблицей, но он не мог определить положение планеты в каждый отдельный момент, потому что скорость планеты постоянно менялась. Этот парадокс, получивший название «проблема Кеплера », побудил к развитию исчисления.
. Через десять лет после публикации Astronomia nova Кеплер открыл свой «третий закон», опубликованный в его 1619 Harmonices Mundi (Гармонии мира). Он обнаружил, что отношение куба длины большой полуоси орбиты каждой планеты к квадрату времени ее орбитального периода одинаково для всех планет.
В своем вводном обсуждении движущейся Земли Кеплер затронул вопрос о том, как Земля могла бы удерживать свои части вместе, если бы она удалялась от центра Вселенной, который, согласно аристотелевской физике, это было место, в которое естественным образом двигались все тяжелые тела. Кеплер предложил силу притяжения, подобную магнетизму, которая, возможно, была известна Ньютону.
Гравитация - это взаимная телесная предрасположенность родственных тел к объединению или соединению; таким образом, земля привлекает камень гораздо больше, чем камень ищет землю. (Магнитная способность - еще один пример такого рода).... Если бы два камня были установлены рядом друг с другом в каком-то месте в мире за пределами сферы влияния третьего родственного тела, эти камни, как два магнитных тела, подошли бы. вместе в промежуточном месте, приближаясь друг к другу на расстояние, пропорциональное основной массе [молям] другого... Ибо из этого следует, что если сила притяжения Земли будет гораздо более вероятно распространяться на Луну и далеко за ее пределы и, соответственно, ничто, что хоть в какой-то степени состоит из земного материала, поднятого на высоту, никогда не ускользает от этой могущественной силы притяжения.
Кеплер обсуждает гравитационное воздействие Луны на приливы следующим образом:
Сфера притягательной силы луны простирается до земли и соблазняет воды; но поскольку луна быстро летит в зените, а воды не могут следовать так быстро, в жаркой зоне возникает поток океана на запад. Если притягательная сила Луны простирается до земли, из этого с большей причиной следует, что притягательная сила Земли простирается до Луны и намного дальше; и, короче говоря, ничто, состоящее из земной субстанции, каким-либо образом созданное, хотя и поднятое на любую высоту, никогда не может избежать мощного действия этой привлекательной добродетели.
Кеплер также разъясняет концепцию легкости в терминах относительной плотности в противоположность аристотелевской концепции абсолютной природы или качества легкости следующим образом. Его аргумент можно легко применить сегодня к чему-то вроде полета воздушного шара.
Ничто, состоящее из телесной материи, не является абсолютно легким, но это сравнительно легче, что бывает реже, либо по своей природе, либо из-за случайного тепла. И не следует думать, что световые тела убегают на поверхность вселенной, пока их несут вверх, или что они не притягиваются землей. Их привлекают, но в меньшей степени, и поэтому их выталкивают наружу тяжелые тела; при этом они останавливаются и удерживаются землей на своем собственном месте.
Ссылаясь на дискуссию Кеплера о гравитации, Уолтер Уильям Брайант в своей книге Кеплер (1920) делает следующее заявление..
... Введение в «Комментарии к движению Марса» Кеплера, всегда считавшееся его наиболее ценной работой, должно было быть известно Ньютону, так что ни один такой инцидент, как падение яблока, не требовалось для объяснения необходимое и достаточное объяснение происхождения его теории всемирного тяготения. Взгляд Кеплера на такую теорию мог быть не более чем проблеском, потому что он не пошел дальше с ней. Это кажется прискорбным, поскольку оно гораздо менее фантастично, чем многие из его идей, хотя и не лишено «добродетелей» и «животных способностей», которые соответствуют «духу и юмору» Гилберта.
Кеплер считал, что это влечение было взаимна и была пропорциональна основной массе тел, но он считал, что она имеет ограниченный диапазон, и не рассматривал, могла ли и как эта сила изменяться с расстоянием. Более того, это влечение действовало только между «родственными телами» - телами схожей природы, природу, которую он четко не определил. Идея Кеплера значительно отличалась от более поздней концепции гравитации Ньютона, и ее «лучше рассматривать как эпизод в борьбе за гелиоцентризм, чем как шаг к всемирной гравитации."
посланный Кеплером Галилей, когда последний работал над своим Диалогом о двух главных мировых системах (опубликованным в 1632 году, через два года после смерти Кеплера). Галилей пытался определить путь падения объекта. от места покоя к центру Земли, но в своих расчетах использовал полукруглую орбиту.
Международный год астрономии 2009 отмечает 400-летие публикации этой работы.
