سایت نجوم ایران ( مرکز اطلاع رسانی اخبار رسمی نجومی، ستاره شناسی، هوافضا، آسمان شب و اخترفیزیک ایران و جهان) ؛

با کمی دقت به آسانی در می یابیم که هر چه به خورشید نزدیک تر شویم سرعت گردش سیارات افزایش می یابد و در نتیجه سال کوتاه تری دارند و بالعکس.

دلیل این تفاوت ها چیست؟حال از دید دقیق تری این موضوع را بررسی می کنیم.

برای یافتن پاسخ این پرسش باید به گذشته سفر کنیم به زمان گالیله.البته قصد نداریم زندگی و یا فعالیت های او را بررسی کنیم،بلکه می خواهیم با یکی از دانشمندان هم دوره او یعنی یو هانس کپلر (1630-1571) آشنا شویم. کپلر برای مدت کوتاهی با اختر شناس برجسته، تیکو براهه همکار بود. براهه یک منجم بسیار دقیق بود ولی متاسفانه در آن زمان توانایی آنالیز ریاضی داده های خود را نداشت.پس از مرگ وی در سال 1601 میلادی ، کپلر دوباره مشاهدات و داده هایی که براهه جمع آوری کرده بود را مورد بررسی قرار داد.مشاهدات تیکو براهه پیرامون حرکت سیارات تا پیش از اختراع تلسکوپ از دقیق ترین داده های زمان خود بود.

                          

پس از مدتی کپلر دریافت که سیارات بر مدار های دایره ای به دور خورشید نمی گردند،بلکه مدار های بیضی گون را می پیمایند.هر بیضی دارای دو کانون می باشد و خورشید در یکی از این کانون ها قرار دارد. او همچنین کشف کرد زمانی  که سیارات در حضیض خورشیدی به سر می برند سرعت حرکت آن ها نسبت به اوج خورشیدی  افزایش می یابد. توجه داشته باشید که با افزایش فاصله سیاره از خورشید از سرعت سیاره کاسته شده و مدت زمان گردش افزایش می یابد.سرانجام پس از گذشت سال ها کپلر دریافت که رابطه ای بین دوره تناوب سیاره و فاصله متوسط آن از خورشید وجود دارد. همان طور که پیش از این نیز اشاره شد، دوره تناوب سیاره مدت زمانی است که طول می کشد تا سیاره یک دور کامل به دور خورشید بگردد.قانون سوم کپلر از اهمیت ویژه ای برخوردار است.به بیان دیگر مربع دوره های تناوب هر دو سیاره متناسب است با مکعب فواصل آنها از خورشید.

برای بررسی بیشتر می توانید انیمیشن حرکت مداری سیاره به دور خورشید را مشاهده نمایید.

 

 

 

برای مشاهده نیاز به نرم افزار Quick Time Player  دارید.

 

 

از این سه قانون به عنوان قوانین حرکت مداری کپلر یاد می شود که نماینگر نبوغ این دانشمند بزرگ می باشد. امروزه از قوانین کپلر برای پیش بینی حرکت سیارات،سیارک ها،ستارگان دنباله دار ، ستارگان، کهکشان ها و فضاپیما ها نیز استفاده می شود.

اگرچه کپلر توانست این قوانین را بیان کند ولی موفق به یافتن دلیلی قطعی و قانع کننده برای آنها نشد.به عقیده او تاثیرات خورشید بر سیارات باعث بروز چنین رفتار هایی می شود.

 

 

 

 

پنجاه سال بعد دانشمند انگلیسی اسحاق نیوتن با بهره گیری از قانون عام گرانش توانست این گونه رفتار ها را توجیه نماید.بر طبق این قوانین هر جرم دارای جاذبه می باشد و هرچه که میزان جرم بیشتر باشد جاذبه نیز افزایش می یابد.به عبارت دیگر هر ذره ای در عالم  ذره دیگر  را  با نیرویی جذب می نماید، که این نیرو با حاصلضرب جرم ها متناسب است و با مجذور فاصله آن ها نسبت عکس دارد.

 

در رابطه بالا M  بزرگ جرم خورشید و  m کوچک جرم سیاره است. r  فاصله بین آنها  می باشد که به توان 2 رسیده و F   نیروی گرانش است. در این جا فاصله بین دو جرم در مخرج کسر واقع شده است زیرا با افزایش فاصله میزان جاذبه کاهش می یابد،نیروی گرانش هیچ گاه صفر نمی شود ،حتی اگر دو جرم در دور ترین فاصله ممکن وجود داشته باشند. این فرمول برای اجرام دیگر نیز قابل استفاده است.

parssky