О приоритете Коперника. Диалог профессора и аспиранта.
Аспирант: Три закона Ньютона, будто в кривом зеркале отражают три закона Кеплера.
Профессор: Неточное утверждение.
Законы Кеплера являются, по сути, решением некоторых задач (динамики движения планет солнечной системы) на основе использования фундаментальных законов Ньютона. Кеплер, конечно, не решал эти задачи, ибо законы Ньютона ещё не были сформулированы. Кеплер их вывел на основе астрономических наблюдений траекторий движения планет.
Аспирант: Привожу статью неизвестного автора, предлагающего услуги по написанию студенческих работ, озаглавленную "Законы Кеплера и их связь с законами Ньютона":
"Два величайших ученых намного обогнавшие свое время, они создали науку, которая называется небесной механикой, то есть открыли законы движения небесных тел под действием сил тяготения, и даже если бы этим их достижения ограничились, они все равно бы вошли в пантеон великих мира сего. Так случилось, что они не пересеклись во времени. Только через тринадцать лет после смерти Кеплера родился Ньютон. Оба они являлись сторонниками гелиоцентрической системы Коперника. Много лет изучая движение Марса, Кеплер экспериментально открывает три закона движения планет, за пятьдесят с лишним лет до открытия Ньютоном закона всемирного тяготения. Еще не понимая, почему планеты движутся так, а не иначе. Это был каторжный труд и гениальное предвидение. Зато Ньютон именно законами Кеплера проверял свой закон тяготения. Все три закона Кеплера являются следствиями закона тяготения. И открыл его Ньютон в 23 года. В это время 1664 – 1667 годы в Лондоне свирепствовала чума. Тринити колледж, в котором преподавал Ньютон, был распущен на неопределенный срок, дабы не усугубить эпидемию. Ньютон возвращается к себе на родину и за два года совершает переворот в науке, сделав три важнейших открытия: дифференциальное и интегральное исчисление, объяснение природы света и закон всемирного тяготения. Исаак Ньютон был торжественно похоронен в Вестминстерском аббатстве. Над его могилой высится памятник с бюстом и эпитафией «Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин, который почти божественным разумом первый доказал с факелом математики в руке движение планет, пути комет и приливы океанов… Пусть смертные радуются, что существует такое украшение рода человеческого».
Заслуга открытия законов движения планет принадлежит выдающемуся немецкому учёному, астроному и математику, Иоганну Кеплеру (1571 – 1630 гг.)– человеку большого мужества и необыкновенной любви к науке.
Он проявил себя ревностным сторонником системы мира Коперника и задался целью уточнить строение Солнечной системы. Тогда это означало: познать законы движения планет, или, как он выразился, «проследить замысел Бога при cотворении мира». В начале XVII в. Кеплер, изучая обращение Марса вокруг Солнца, установил три закона движения планет".
(продолжение статьи неизвестного автора)
Первый закон Кеплера:
Каждая планета обращается вокруг Солнца по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
или
Под действием силы притяжения одно небесное тело движется в поле тяготения другого небесного тела по одному из конических сечений – кругу, эллипсу, параболе или гиперболе.
Эллипсом называется плоская замкнутая кривая, имеющая такое свойство, что сумма расстояний каждой её точки от двух точек, называемых фокусами, остаётся постоянной. Эта сумма расстояний равна длине большой оси эллипса. Точка О – центр эллипса, F1 и F2 – фокусы. Солнце находится в данном случае в фокусе F1.
Ближайшая к Солнцу точка орбиты называется перигелием, самая далёкая – афелием. Линия, соединяющая какую-либо точку эллипса с фокусом, называется радиус-вектором. Отношение расстояния между фокусами к большой оси (к наибольшему диаметру) называется эксцентриситетом е. эллипс тем сильнее вытянут, чем больше его эксцентриситет. Большая полуось эллипса а – среднее расстояние планеты до Солнца.
По эллиптическим орбитам движутся и кометы и астероиды. У окружности е = 0, у эллипса 0 < е < 1, у параболы е = 1, у гиперболы е > 1.
Орбиты планет – эллипсы, мало отличаются от окружностей; их эксцентриситеты малы. Например, эксцентриситет орбиты Земли е = 0,017.
Второй закон Кеплера:
Радиус-вектор планеты за одинаковые промежутки времени описывает равные площади (определяет скорость движения планеты по орбите). Скорость планеты тем больше, чем она ближе к Солнцу.
Планета проходит путь от точки А до А1 и от В до В1 за одно и то же время. Другими словами, планета движется быстрее всего в перигелии, а медленнее всего – когда находится на наибольшем удалении (в афелии). Так, скорость кометы Галлея в перигелии равна 55 км/с, а в афелии 0,9 км/с.
Самый близкий к Солнцу Меркурий обегает вокруг светила за 88 дней. За ним движется Венера, и год на ней длится 225 земных суток. Земля обращается вокруг Солнца за 365 суток, то есть ровно за один год. Марсианский год почти в два раза продолжительнее земного. Юпитерский год равен почти 12 земным годам, а далёкий Сатурн обходит свою орбиту за 29,5 лет! Словом, чем дальше планета от Солнца, тем продолжительнее на планете год. И Кеплер пытался найти зависимость между размерами орбит различных планет и временем их обращения вокруг Солнца.
15 мая 1618 года после множества неудачных попыток Кеплер установил наконец очень важное соотношение, известное как
Третий закон Кеплера:
Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от Солнца.
Если периоды обращения любых двух планет, например Земли и Марса, обозначить через Тз и Тм , а их средние расстояния от Солнца – аз и ам, то третий закон Кеплера можно записать в виде равенства:
Т2м / Т2з = а3м / а3з.
Но ведь период обращения Земли вокруг Солнца равен одному году (Тз = 1), а среднее расстояние Земля – Солнце принято за одну астрономическую единицу (аз = 1 а.е.). Тогда данное равенство примет более простой вид:
Т2м = а3м
Период обращения планеты (в нашем примере Марса) можно определить из наблюдений. Он составляет 687 земных суток, или 1,881 года. Зная это, нетрудно вычислить среднее расстояние планеты от Солнца в астрономических единицах:
Т.е. Марс находится в среднем в 1,524 раза дальше от Солнца, чем наша Земля. Следовательно, если известно время обращения какой-нибудь планеты, то по нему можно найти её среднее расстояние от Солнца. Таким путём Кеплеру удалось определить расстояния всех известных в ту пору планет:
Меркурий – 0,39,
Венера – 0,72,
Земля – 1,00
Марс – 1,52,
Юпитер – 5,20,
Сатурн – 9,54.
Только это были относительные расстояния – числа, показывающие, во сколько раз та или иная планета дальше от Солнца или ближе к Солнцу, чем Земля. Истинные значения этих расстояний, выраженные в земных мерах (в км), оставались неизвестными, ибо ещё не была известна длина астрономической единицы – среднего расстояния Земли от Солнца.
Третий закон Кеплера связал в единую стройную систему всё солнечное семейство. На поиски ушло девять трудных лет. Победило упорство учёного!
Вывод: законы Кеплера теоретически развивали гелиоцентрическое учение и тем самым укрепляли позиции новой астрономии. Астрономия Коперника – самое мудрое из всех произведений человеческого ума.
Последующие наблюдения показали, что законы Кеплера применимы не только для планет Солнечной системы и их спутников, но и для звёзд, физически связанных между собой и обращающихся вокруг общего центра масс. Они легли в основу практической космонавтики, ибо по законам Кеплера движутся все искусственные небесные тела, начиная с первого советского спутника и кончая современными космическими аппаратами. Не случайно в истории астрономии Иоганна Кеплера называют «законодателем неба».
Профессор: Не умаляя величайших достижений Коперника, хочу всё же более-менее доходчиво пояснить, что сделал Ньютон.
Ньютон, сформулировав свои законы, создал, по сути, МАТЕМАТИЧЕСКУЮ МОДЕЛЬ материального механического мира. На основании второго и третьего законов можно составить систему дифференциальных уравнений движения любой совокупности материальных тел, взаимодействующих между собой. Решая эти уравнения, получают законы движения этих тел (т.е. уравнения кинематики) С использованием этих законов плюс открытого тем же Ньютоном закона всемирного тяготения, можно составить дифференциальные уравнения любой совокупности тел в космосе, в частности, Солнечной системы. Решая которые, можно определить их кинематику, в том числе, траектории, орбиты. Составляя дифференциальные уравнения движения (в частности, колебаний) любых технических конструкций, создаваемых человеком, далее, путём решения этих уравнений, можно выявить нужные показатели движений, оценив, скажем, ещё в процессе проектирования качество и надёжность конструкции.
Эйнштейн, исходя из парадоксальных данных экспериментов, показавших независимость скорости света от скорости источника оного, показал, что модель Ньютона не совсем точна, создав теорию относительности.
Расчёты динамики, с математической моделью вселенной Ньютона, дают вполне удовлетворительную для потребности людей точность, и только в некоторых задачах космонавтики и астрономии необходимо пользоваться уточнённой моделью Эйнштейна.
Вот почему, мне кажется, при рассмотрении вкладов в науку, надлежит в первую очередь выделять эти два имени – Ньютон – Эйнштейн. (Понятно, речь идёт о цикле наук, изучающих механические движения в этом мире).
Аспирант: Вот именно, Виталий Иович!
(Понятно, речь идёт о цикле наук, изучающих механические движения в этом мире).
Жизнь на Земле не сводится только к механическим движениям (И. Ньютон) и «ядерным взрывам» (А. Эйнштейн). В её основе – Вращение Земли (вокруг своей оси и Солнца, а также и с прецессией). По-моему мнению, приоритет относительно всех наук (номенклатура от 00.00.01 до 99.99.99 (последний номер по шифру на их будущее)), у Николая Коперника!
http://proza.ru/2022/08/21/863