Как Кеплер сделал свое открытие?

Часто говорят, что он использовал данные Тихо.

Но видимое движение планеты хаотично, верно? Причина просто в том, что мы живем и наблюдаем с Земли, а не с Солнца.

Так как же ему удалось восстановить эллиптические замкнутые правильные орбиты планет по исходным данным Тихо? Любая хорошая ссылка?

Александр Койре, Астрономическая революция: Коперник - Кеплер - Борелли (первоначальное издание, 1961 г.).

Ответы (1)

Движение планет не является «хаотичным». В противном случае предсказание было бы невозможно. Планеты движутся по законам Кеплера с очень хорошей точностью.

Строго говоря, описание движения как регулярного или хаотического зависит от масштаба времени. В масштабе нескольких тысяч лет она очень регулярна, подчиняясь законам Кеплера. Отклонения от этого регулярного движения малы. Во времена Кеплера их не наблюдали.

В 18-19 веках эти отклонения были обнаружены, объяснены на основе законов Ньютона и позволили открыть новые планеты.

Но они могут накапливаться со временем. Долго обсуждалось, действительно ли они накапливаются или нет (т.е. устойчива или нет математическая модель Солнечной системы, основанная на законах Ньютона. На этом дискуссия не закончена).

Если вместо этого мы посмотрим на шкалу миллиардов лет, это может выглядеть намного сложнее. Но действительно ли она хаотична или нет (в масштабе миллиардов лет) мы на самом деле не знаем, и этот вопрос не имеет большого практического смысла, потому что продолжительность жизни нашей Солнечной системы составляет всего несколько миллиардов лет.

Вопрос о том, как Кеплер вывел свои законы на основе наблюдений Браге, обсуждался на этом сайте:

На основании каких данных Кеплер вывел свои законы?

Лучшим источником для этого является сама Astronomia Nova Кеплера. Есть английский перевод. В ней Кеплер очень подробно описал, как после ОЧЕНЬ многих проб он вычислил правильный закон. В отличие от большинства других авторов, он описывает весь процесс, включая все свои ошибки, а не только конечный результат.

РЕДАКТИРОВАТЬ. Объяснение того, что и как делал Кеплер, даже очень грубо, требует некоторого знания истории астрономии и немного больше места, чем здесь позволено. Поэтому я связываю файл с нетехническим объяснением с важным фоном:

http://www.math.purdue.edu/~eremenko/dvi/kepler.pdf

Под хаотичным я подразумеваю нерегулярный или просто незамкнутый. Например, видимое движение Марса показывает прямое и ретроградное движение. Он никогда не должен закрываться. Я предполагаю, что это то, о чем исходные данные Тихо. Как вы можете прийти к законам Келпера из такого рода данных?
Это сложное движение фактически распадается на более простые: периодическое, почти круговое движение Земли и аналогичное движение Марса вокруг Солнца. Этого уже достигли Птолемей и Коперник. Проблема заключалась в том, что траектории не совсем окружности, а движение не совсем равномерное. Имеющиеся данные представляли собой по существу множество углов Солнце-Земля-Март, измеренных в разное время. По этим данным можно вычислить форму двух траекторий (они оказались эллипсами) и закон движения (закон равных площадей). Но это требовало понимания и большого количества вычислений.