Nová astronomie ( lat. Astronomia Nova ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΤΟΣ seu physica coelestis, tradita commentariis de motibus stellae Martis ex pozorovatelibus GV Tychonis Brahe [1] - Nová astronomie, kauzálně založená, nebo v komentářích nebeské fyziky k pohybu planety, nastavená pro planetu k pozorování nejvznešenějšího manžela Tycha Brahe ) je kniha astronoma Johannese Keplera , vydaná v roce 1609, jedna z největších knih v dějinách astronomie [2] . Kniha je výsledkem 10 let práce I. Keplera, obsahuje první publikaci keplerovských zákonů pohybu planet .
Knihu „Nová astronomie“ vytvořil Kepler v nejplodnějším pražském období vědcova života a díla (1600-1610) a významně koriguje model světa popsaný v jeho prvním díle „ Mysterium Cosmographicum “ z roku 1596. Po vydání Mysterium Cosmographicum jej Kepler poslal k posouzení mnoha slavným astronomům v Evropě, včetně dánského astronoma Tycha Brahe . Tycho Brahe zjistil, že Keplerova metoda je docela zajímavá, ale vyžaduje ověření , které lze provést pouze na základě Braheho pozorování za posledních 30 let. Kepler se počátkem roku 1600 obrátil na T. Brahe s žádostí, aby mu poskytl tato pozorovací data, ale Brahe mu poskytl pouze pozorovací data Marsu [3] .
Po smrti Tycha Brahe v roce 1601 se jeho nástupcem stal Kepler, i když zároveň musel vést mnohaleté soudní spory s dědici Tycha Brahe, kteří se mu snažili mimo jiné odebrat výsledky tzv. astronomická pozorování zesnulých [4] . Přesnost pozorování Tycha Brahe byla mnohem vyšší než u všech jeho předchůdců, díky čemuž dostal Kepler k analýze nejbohatší materiál [5] . Kepler po mnoha letech analýz dospěl k závěru o nezákonnosti geo-heliocentrického systému světa , který sdílel T. Brahe a který byl jakýmsi kompromisem mezi geocentrickým systémem Ptolemaiovým a heliocentrickým systémem. z Koperníka. Tato teorie byla dobře známá a po několik desetiletí byla hlavním konkurentem Koperníkova systému světa [6] .
Po pečlivé analýze pozorování oběžné dráhy Marsu Kepler dospěl k závěru, že se nejedná o kruh, ale o elipsu , v jejímž jednom z ohnisek je Slunce - poloha dnes známá jako první Keplerov zákon . Kepler tak byl nucen opustit jednu z myšlenek Mysterium Cosmographicum , podle níž mají oběžné dráhy planet pravidelný kulovitý tvar.
Další analýza vedla k objevu druhého zákona : vektor poloměru spojující planetu a Slunce popisuje stejné oblasti ve stejném čase. To znamenalo, že čím dále je planeta od Slunce, tím pomaleji se pohybuje. V knize „New Astronomy“ Kepler pro opatrnost připsal fungování těchto zákonů pouze Marsu [7] .
První vydání knihy, vytištěné v Heidelbergu v roce 1609, obsahuje 337 stran rozdělených do 70 kapitol [8] .
Úvod popisuje čtyři kroky, které Kepler podnikl při zkoumání planetárních drah [9] . Prvním krokem je jeho tvrzení, že samotné Slunce, a nikoli nějaký imaginární bod blízko Slunce (jako v Koperníkově systému ), je bodem, kde se nacházejí středy oběžných drah planet. Druhým krokem je tvrzení, že Slunce je hnací silou planet. Tento krok také obsahuje Keplerovy námitky proti argumentům o umístění Slunce do středu vesmíru, včetně těch, které jsou založeny na Písmu . Kepler tvrdí, že by člověk neměl vykládat Písmo doslovně, ale vykládat jej duchovně. Třetím krokem je Keplerovo tvrzení, že Slunce je zdrojem pohybu všech planet na základě pozorování pohybu komet T. Brahe a planety se neotáčejí po kruhových drahách. Čtvrtým krokem je popsat oběžné dráhy planet nikoli jako kružnice, ale jako elipsy.
Kepler ukazuje, že tychonské , ptolemaiovské a kopernické systémy jsou nerozlišitelné pouze na základě pozorování. Všechny tři modely krátkodobě předpovídají stejné polohy planet, ale nejsou schopny předpovědět budoucí polohy planet ve vzdálenějších obdobích. Kepler zde představuje svůj slavný diagram pohybu Marsu ve vztahu k Zemi, pokud Země zůstala nehybná ve středu své oběžné dráhy. Diagram ukazuje, že oběžná dráha Marsu v tomto případě nikdy nebude sledovat stejnou dráhu.
Kepler o svém obrovském díle pojednává v celé knize. Zejména v 16. kapitole píše a oslovuje čtenáře:
Pokud vás nudí čtení o této vyčerpávající metodě výpočtu, smilujte se nade mnou, protože jsem to musel opakovat nejméně sedmdesátkrát, čímž jsem ztratil obrovské množství času.
- [10].
Kepler zpochybňuje předpoklad, že se planety pohybují kolem středu své oběžné dráhy stejnou rychlostí. Myšlenka, že planety se pohybují rychlostí, která se mění se vzdáleností planety od Slunce, byla revoluční a tvořila základ druhého Keplerova zákona (který odvodil dříve než ten první). Ve svých výpočtech, které vedly Keplera k závěru druhého zákona, se dopustil některých chyb, které se navzájem „zázračně“ kompenzovaly [10] .
V kapitole 33 Kepler uvádí, že Slunce je jakýmsi „motorem“, který pohybuje planetami. Podle Keplera Slunce vyzařuje jakousi fyzickou emanaci, podobnou světlu, které „tlačí“ planety. Kepler také předpokládá, že každá planeta má nějakou druhou sílu, která ji táhne ke Slunci, a tudíž chrání planetu před ústupem do vesmíru.
Nakonec se Kepler pokouší najít skutečnou podobu planetárních trajektorií a definuje ji jako elipsu . Ve svém prvním pokusu určit oběžnou dráhu Marsu ve formě elipsy se Kepler mýlil pouze o 8 minut , ale to stačilo k vytvoření nového systému planetárního pohybu. Kepler prošel několika možnými tvary oběžné dráhy, včetně tvaru vejce, a nakonec se usadil na elipse:
Odložil jsem [původní rovnici] a vrátil se k elipse v domnění, že to byla jiná hypotéza, zároveň, jak ukážu v další kapitole, byla to stejná hypotéza... Oh, jaká hloupost kurva byl jsem!
— [11]The New Astronomy obsahuje popis prvních dvou ze tří principů známých dnes jako zákony pohybu planet :
Kepler objevil svůj druhý zákon před prvním. Popis druhého zákona je v knize uveden ve dvou různých podobách. Tak v kapitole 32 Kepler tvrdí, že rychlost planety se mění se vzdáleností planety od Slunce, a proto mohl měřit změny polohy planety sečtením všech vzdáleností nebo odhadem plochy oblouk oběžné dráhy. Jedná se o takzvaný „zákon vzdálenosti“. V kapitole 59 Kepler uvádí, že vektor poloměru spojující Slunce a planetu popisuje stejné oblasti ve stejných časových intervalech, tzv. „zákon o ploše“.
Keplerův „zákon o ploše“ však výpočet poloh planet neusnadnil. Kepler mohl rozdělit dráhu na libovolný počet částí, pro každou z nich vypočítat polohu planety a pak ji shrnout do jediné tabulky, ale nemohl určit polohu planety v každém okamžiku, protože rychlost planeta se neustále mění. Tento paradox, nazývaný „ Keplerův problém “, vedl k dalšímu rozvoji matematické analýzy .
Kepler objevil svůj třetí zákon pouhých deset let po vydání „Nové astronomie“ a publikoval v díle z roku 1619 Harmonices Mundi („Harmonie světa“).
| Johannes Kepler | ||
|---|---|---|
| Vědecké úspěchy | ||
| Publikace |
| |
| Rodina |
| |