Что такое законы Кеплера (как он их написал)?

Конечно, существует множество источников, цитирующих законы Кеплера о движении планет. Это мешает мне узнать то, что я действительно хочу знать: что такое законы Кеплера, как он их написал ? В отличие от того, как они могли быть позже истолкованы.

В частности, меня интересует, действительно ли признан «Первый закон Кеплера», предложенный Кеплером, который обычно формулируется в форме, согласно которой вращающиеся объекты в Солнечной системе совершают эллиптические орбиты с Солнцем в одном фокусе, или имел оговорку, что в системе с двумя телами центр тяжести находится в фокусе эллипса для обоих тел, и что это еще более сложно в случае трех тел или более.

Я голосую за то, чтобы закрыть этот вопрос как не относящийся к теме, потому что он должен быть перенесен на hsm.SE.
Законы Кеплера на самом деле никогда не были «официализированы» Кеплером — потребовалось некоторое время, чтобы кто-то утвердил их и записал. Я не уверен, кто это сделал, и я также не уверен, что это был за текст и где он...
@CarlWitthoft Вопросы истории по-прежнему актуальны в астрономии; между прочим, я думаю, что астроном с большей вероятностью сможет интерпретировать труды Кеплера так, как этого хочет Роб, чем историк. Кроме того, вопросы по астрономии на HSM довольно редки, и я думаю, что шансы получить на них ответ намного выше, если он останется здесь.
Это может помочь. Прокрутите вниз до части «Доказательство Кеплера», которая переходит к математике, которую он использовал. Вы можете быть достаточно умны, чтобы сделать вывод, является ли барицентр частью этого доказательства или нет. Я подозреваю, что он не работал с барицентрами, потому что его работа заключалась в моделировании наблюдений, а его астрономия нова, хотя и блестящая и изменившая мир в то время, изобилует ошибками. Если бы сегодня аспирант представил что-то вроде работы Кеплера, он бы не получил диплом. . . но я отвлекся. math.berkeley.edu/~robin/Kepler/index.html
Добавлю и это, комментарий Ньютона к кеплеровским эллипсам, внизу стр. 8: «Сам Ньютон, например, считает, что Кеплер «угадал» эллиптическую форму орбиты: «……Кеплер знал, что вы Сфера должна быть не круглой, а овальной, а гость должен быть эллиптическим…”: from: arxiv.org/ftp/physics/papers/0107/0107009.pdf , источник цитаты: HW Turnbull (ed.): The переписка Исаака Ньютона, II, Кембридж, 1960, стр. 436-437.
Вот ссылка на перевод «Новой астрономии», одной из главных работ Кеплера: greenlion.com/books/astronomianova.html . Вы можете попробовать просмотреть его содержимое; однако там не будут все его законы. Он развил их со временем. Вы должны были бы найти английские переводы для других его основных работ, а затем найти его точную формулировку. Вот распроданный перевод еще одной из этих работ: tinyurl.com/y7yqnh5c .
Законы Кеплера, как он их написал по ссылке ниже. ia800303.us.archive.org/15/items/Astronomianovaa00Kepl/…
Я был бы очень удивлен, если бы Кеплер имел представление об орбите вокруг барицентра. Он мыслил геометрически, а не физически. Не забывайте, что он предшествовал Галилею (просто).

Ответы (1)

Краткий ответ: Кеплер выразил свои законы с солнцем в фокусах, а не в барицентре.

Длинный ответ: в Astronomia Nova (паб. 1609 г.) Кеплер представляет первую версию того, что мы можем признать первым законом Кеплера:

На странице 285 Astronomia Nova :

КАПВТ LIX. Demonftratio, quod orbita MARTIS, librati in diametro epicycli, fiat perfecta ellipfis: Et quod area circuli metiatur fummam diftantiarum, ellipticaecircerentiae punctorum.

Перевод новой астрономии Уильяма Х. Донахью :

Глава 59. Демонстрация того, что когда Марс совершает возвратно-поступательное движение по диаметру эпицикла, его орбита становится идеальным эллипсом; и что площадь круга измеряется суммой расстояний точек на окружности эллипса.

Из собственного заявления Кеплера о его первом законе не сразу ясно, что является занятым фокусом: солнце или барицентр. Действительно, в Astronomia Nova я даже не нашел упоминания о фокусе. Самое близкое, что я смог найти, это то, что Кеплер говорит: «Планета движется менее энергично, когда она удаляется от точки, из которой вычисляется эксцентриситет». Здесь кажется, что Кеплер имеет в виду самую высокую скорость планеты в Перигелии и самую низкую скорость в Афелии. Точка, из которой вычисляется эксцентриситет, также явно является фокусом эллипса. Вот одна из оригинальных гравюр Кеплера, и видно, что в фокусе находится солнце. Кеплер использовал метафору гребной лодки для движения планеты, а его рисунки весел в воде дополняют эту вырезку.Концепция солнечной системы Кеплера

Кеплер считает, что Солнце является центром этой системы из «Главы 33 — Сила, которая движет планеты, находится в теле Солнца». На странице 280 перевода Донахью Кеплер говорит, что:

Таким образом, поскольку солнце принадлежит центру системы, источник движущей силы, как это теперь доказано, принадлежит солнцу, так как теперь также установлено, что оно находится в центре мира.

Краткое содержание : Кеплер считал, что Солнце является центром Солнечной системы и обеспечивает движущую силу планет. Он использовал положение Солнца для расчета эксцентриситета орбиты Марса, а позже распространил свои выводы на остальные планеты. Хотя мы не можем исключить возможность того, что Кеплер размышлял о барицентре, он определенно не выражал никаких подобных предположений в своих первоначальных формулировках своих законов.

Примечания:

  1. Отсутствие объяснения сформулированного Кеплером 1-го закона: 1-й закон Кеплера, изложенный в Astronomia Nova, не очень похож на наш современный 1-й закон Кеплера. Объяснение того, как они эквивалентны, усложняется из-за древней математики и широты терминологии. Я не пытаюсь заполнить этот пробел в этом ответе, хотя я был бы рад предоставить информацию, информацию и ресурсы по запросу. В конце главы 59, в заключении книги, Кеплер сам признает трудность чтения своей книги: «Если кто-нибудь думает, что неясность этого изложения проистекает от смущения моего ума, то я сам только так признаю ему моя вина, что я не хотел оставить что-либо непроверенным, каким бы совершенно неясным оно ни было»… «Он увидит, что есть некоторые вопросы, которые ни один ум, каким бы одаренным он ни был, не может представить так, чтобы его можно было понять при беглом чтении. Нужна медитация и тщательное обдумывание сказанного». Если вы хотите понять, о чем говорит Кеплер, вам следует купить копию английского перевода Донахью и взять с собой обед. Я также нашел это руководство весьма полезным в моем собственном путешествии:Учебник .

  2. 2-й и 3-й законы Кеплера : 2-й закон Кеплера также сформулирован в Astronomia Nova в 1609 году, но я не стал рассматривать его в этом ответе. Я думаю, что это излишне отвлекает от сути исходного вопроса, а именно, включал ли Кеплер барицентры в свои законы. Третий закон был опубликован в Harmonices Mundi в 1618 году. Хотя в вопросе были заданы все три закона, я не привожу их в этом ответе, что делает его несколько неполным.

  3. Первое упоминание о барицентре . Первое упоминание о чем-то вроде барицентра, которое мне удалось найти, содержится в переводе «Начал» Ньютона, опубликованном в 1687 году, предложение 12, теорема 12: https://en.wikisource.org/wiki/The_Mathematical_Principles_of_Natural_Philosophy_ ( 1846)/BookIII-Prop2 . Это включает в себя цитату о том, что «общий центр тяжести Юпитера и Солнца будет падать на точку, немного удаленную от поверхности Солнца», что для меня демонстрирует ясное понимание и формулировку идеи барицентра. Кто-нибудь знает более раннюю четкую ссылку на барицентр?

  4. Выводы : тот факт, что законы Кеплера не включали барицентр, представляет собой не только исторический курьез, но и влияет на наши современные условности. Орбита Кеплера предполагает, что менее массивное тело вращается вокруг более массивного по эллипсу, причем более массивное тело находится в одном из фокусов этого эллипса. Хотя законы Кеплера можно обобщить, заменив солнце барицентром, они больше не распознаются как законы Кеплера и больше не будут соответствовать условностям. Все элементы орбиты были бы другими. Например, периапсис и апоапсис всегда отсчитываются от центрального тела, а не от барицентра. Вот схема из википедии :

введите описание изображения здесь

Спасибо за это. Я обоснованно убежден, что Кеплер почти ничего не знал о барицентрах.
@RobJeffries Этот вопрос был моим белым китом, вопрос с наибольшим количеством голосов без попыток ответов. Чтобы ответить, потребовалось некоторое исследование, хотя оно все еще немного неполно. На этом сайте много путаницы в отношении того, что такое кеплеровы орбиты, и, надеюсь, это поможет.
@RobJeffries Я почти уверен, что Кеплер тоже не знал о барицентрах, поскольку он в основном угадывал свои законы, чтобы они соответствовали его данным, а не экстраполировал их на основе принципов, как это сделал Ньютон. Тем не менее, Кеплер писал об обратном r-квадрате движущей силы от Солнца в Astronomia Nova, так что он, возможно, был недалеко. Я думаю, что более важным является то, что в его законах, как он их написал, Солнце находится в одном из фокусов эллипса. Таким образом, мы можем четко различать кеплеровы орбиты с телом в фокусах и более общие орбиты (например, двойные звезды) с барицентром в качестве фокусов.
Что такое законы Кеплера (как он их написал)?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v