Những định luật của Kepler về chuyển động thiên thể

Hình 1: Minh họa ba định luật Kepler đối với quỹ đạo hai hành tinh. (1) Các quỹ đạo là hình elip, với tiêu điểm ƒ1ƒ2 cho hành tinh thứ nhất và ƒ1ƒ3 cho hành tinh thứ hai. Mặt Trời nằm tại tiêu điểm ƒ1. (2) Hai hình quạt màu đậm A1A2 có diện tích bằng nhau và thời gian cho hành tinh 1 quét hình A1 bằng thời gian nó quét hình A2. (3) Tỉ số chu kỳ quỹ đạo của hành tinh 1 với hành tinh 2 bằng tỉ số a13/2 : a23/2.

Trong thiên văn học, những định luật của Kepler về chuyển động thiên thể là ba định luật khoa học miêu tả chuyển động trên quỹ đạo của các vật thể, ban đầu dùng để miêu tả chuyển động của các hành tinh trên quỹ đạo quay quanh Mặt Trời.

Các định luật Kepler là:

  1. Các hành tinh chuyển động quanh Mặt trời theo các quỹ đạo hình elíp với Mặt trời nằm ở một tiêu điểm.
  2. Đường nối một hành tinh với Mặt trời quét qua những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau.[1]
  3. Bình phương chu kỳ quỹ đạo của một hành tinh tỷ lệ với lập phương bán trục lớn của quỹ đạo elip của hành tinh đó..

Lịch sử

Johannes Kepler công bố hai định luật đầu tiên của ông vào năm 1609, sau khi phân tích các dữ liệu từ những quan sát lâu năm của Tycho Brahe.[2] Một vài năm sau Kepler mới phát hiện ra định luật thứ ba và công bố nó vào năm 1619.[2] Các định luật Kepler là những khám phá căn bản ở thời của ông, vì từ lâu các nhà thiên văn vẫn tin rằng quỹ đạo của các hành tinh có hình tròn hoàn hảo. Đa số các hành tinh được biết đến trong Hệ Mặt Trời ở thời đó có quỹ đạo xấp xỉ hình tròn, do đó nếu chỉ quan sát sơ lược thì sẽ khó phát hiện ra quỹ đạo hành tinh là hình elíp. Những tính toán chi tiết từ dữ liệu quan sát của quỹ đạo Sao Hỏa lần đầu tiên cho Kepler thấy quỹ đạo của nó phải là hình elíp thì mới phù hợp với dữ liệu quan sát, và từ đây ông suy luận tương tự cho các hành tinh khác quay quanh Mặt Trời cũng phải có quỹ đạo elip. Ba định luật Kepler và kết quả phân tích dữ liệu quan sát của ông là một thách thức lớn cho mô hình địa tâm của AristotlePtolemy đã được chấp thuận từ rất lâu, và ủng hộ cho mô hình nhật tâm của Nicolaus Copernicus (mặc dù quỹ đạo elip theo Kepler khác với các quỹ đạo tròn theo Copernicus), bằng chứng tỏ Trái Đất quay quanh Mặt Trời, vận tốc của các hành tinh trên quỹ đạo là biến đổi, và quỹ đạo có hình elip hơn là hình tròn.[2]

Khoảng tám thập kỷ sau, Isaac Newton chứng minh rằng các định luật Kepler có thể được áp dụng trong những điều kiện lý tưởng và là dạng xấp xỉ tốt cho quỹ đạo của các hành tinh trong hệ Mặt Trời, hay những định luật này là hệ quả của các định luật về chuyển độngđịnh luật vạn vật hấp dẫn của ông.[3][4] Bởi vì khối lượng của hành tinh khác không và sự ảnh hưởng nhiễu loạn của các hành tinh khác, ba định luật Kepler chỉ áp dụng một cách xấp xỉ và không miêu tả độ chính xác cao chuyển động của vật thể trong hệ Mặt Trời.[3][5] Cuốn sách Eléments de la philosophie de Newton (Những nguyên lý của triết học Newton) của Voltaire xuất bản năm 1738 là cuốn đầu tiên gọi các định luật Kepler là "các định luật".[6] Cùng với các lý thuyết của Newton, các định luật Kepler có vai trò quan trọng trong thiên văn họcvật lý học cũng như ứng dụng cho các vệ tinh nhân tạo.[3]

En otros idiomas
Afrikaans: Kepler se wette
Alemannisch: Keplersche Gesetze
العربية: قوانين كبلر
asturianu: Lleis de Kepler
azərbaycanca: Kepler qanunları
Bahasa Indonesia: Hukum Gerakan Planet Kepler
беларуская: Законы Кеплера
беларуская (тарашкевіца)‎: Законы Кеплера
български: Закони на Кеплер
español: Leyes de Kepler
Esperanto: Leĝoj de Kepler
français: Lois de Kepler
íslenska: Lögmál Keplers
עברית: חוקי קפלר
latviešu: Keplera likumi
Lëtzebuergesch: Gesetzer vum Kepler
македонски: Кеплерови закони
Nederlands: Wetten van Kepler
norsk nynorsk: Kepler-lovene
oʻzbekcha/ўзбекча: Kepler qonunlari
Piemontèis: Lej ëd Kepler
português: Leis de Kepler
sicilianu: Liggi di Kepleru
Simple English: Kepler's Laws
slovenčina: Keplerove zákony
slovenščina: Keplerjevi zakoni
српски / srpski: Кеплерови закони
srpskohrvatski / српскохрватски: Keplerovi zakoni
svenska: Keplers lagar
татарча/tatarça: Кеплер кануннары
українська: Закони Кеплера