Skip to content

Základ poznání vesmíru? Keplerovy zákony!

Po staletí existovalo při pohledu na okolní vesmír jediné dogma: geocentrický pohled na svět. Jeho základy byly položeny již v antice Klaudiem Ptolemaiem a model poté rozpracoval Aristoteles. Právě aristotelovské vidění světa do značné míry převzala i středověká křesťanská církev.

Model odpovídal teologickému učení, že Země je středem všeho, a proto se na ní objevil vykupitel v podobě Ježíše Krista. Geocentrismus navíc odpovídal i údajnému zdravému rozumu, protože kdyby se země otáčela a obíhala kolem Slunce, lidé by z ní přece museli zákonitě spadnout. Jenže geocentrický systém vykazoval řadu nesrovnalostí, což mnohým chytrým hlavám nemohlo uniknout.

Johannes Kepler Kopie eines verlorengegangenen Originals von 1610
Portrét Johannese Keplera z roku 1610.

Že Země není středem vesmíru, napadlo již některé antické myslitele. Touto myšlenkou se zaobírali i perští vědci, ba i někteří křesťanští duchovní, například francouzský biskup Nicholas Oresme (1320–1382). Z vědeckého hlediska ideu heliocentrismu rozpracoval polský astronom Mikuláš Koperník (1473–1543) a potvrdil ji svým pozorováním Jupiterovy měsíční soustavy Galielo Galiei (1564–1642). Církev zuřila, Galilea donutila, aby své názory odvolal, ale geocentrická teorie již udržitelná nebyla.

Zásadní roli v tomto ohledu sehráli dva astronomové, jejichž jméno je výrazně spojeno s působením na pražském císařském dvoře Rudolfa II. Dán Tycho Brahe (1546–1601) přišel nejdřív s kompromisem, ve kterém sice Slunce obíhá kolem Země, avšak ostatních tedy známých pět planet rotuje kolem Slunce. Jeho asistent z let 1600 až 1601 Němec Johannes Kepler (1571–1630) pak definitivně potvrdil, že Země kolem centrální hvězdy sluneční soustavy obíhá.

2
Praha se na dlouhá léta stala Keplerovým domovem.

Jak systém sluneční soustavy funguje, Kepler formuloval ve svých zákonech nebeské mechaniky. Ještě než Tycho Brahe v roce 1601 zemřel (nikoliv tak jak praví legenda, že mu praskl močový měchýř), požádal Keplera, aby vypočítal dráhu Marsu. Po Braheho smrti se Kepler stal císařským matematikem a astrologem a vzhledem ke štědré Rudolfově podpoře se mohl naplno věnovat své práci.

Při zkoumání Marsu Kepler zjistil, že planety obíhají kolem Slunce po rovinných eliptických drahách. To v praxi znamená, že vektor zrychlení, a tedy síla způsobující tento pohyb leží v rovině dráhy. Podobně se pohybují i jiná tělesa, například komety, byť jejich dráhy bývají až extrémně výstřední. Kepler tyto své závěry publikoval v díle Astronomia Nova, které vyšlo v roce 1609.

3
Čím více se planeta přiblíží ke své hvězdě, tím je rychlejší.

Začátkem roku 1612 nemocný a ne již zcela příčetný císař Rudolf II. zemřel a Kepler záhy svůj oblíbený být v Karlově ulici na Starém Městě opustil. Z Prahy odešel do Lince, kde strávil dalších čtrnáct let. Hvězdné nebe jej samozřejmě přitahovalo i nadále, i když se neztotožňoval s názorem Giordana Bruna (1548–1600), že vesmír je plný těles podobných Slunci.

Druhý z Keplerových zákonů se zabýval obsahy ploch, které opisuje spojnice planety a hvězdy. Zjistil, že tyto obsahy jsou ve stejném čase stejně velké. To v praxi znamená, že oběžná rychlost planet se se vzdalováním od Slunce zmenšuje a s přibližováním naopak zrychluje. Planety tedy nemají konstantní rychlost, nýbrž proměnlivou. Tento princip vyplývá i ze zákona o zachování energie.

4
Družice Kepler.

Konečně ve třetím svém zákoně Kepler říká, že planety blíže Slunci oběhnou svou hvězdu za kratší čas, než ty vzdálené. To je na první pohled logické, avšak Kepler zjistil i to, že průměrná úhlová rychlost vzdálenějších planet je nižší. Jinými slovy, byť je Jupiter od Slunce vzdálen 5 AU (AU = astronomická jednotka odpovídající střední vzdálenosti Země od Slunce), jeho oběh trvá 12 let. Saturn je od Slunce daleko 10 AU, nicméně rok na něm trvá třicet pozemských let.

Kepler, který se v roce 1626 ve víru Třicetileté války odstěhoval do Ulmu a nakonec v roce 1630 zemřel v Regensburgu, možná ani netušil, jak důležité základy fyziky položil. Z jeho práce britský fyzik Isaac Newton (1643–1727) odvodil i gravitační zákon a další své práce zabývající se mechanikou. Moderní fyzika, založená na poznání a nikoliv na dogmatech, tak byla otevřená.

Foto: Youtube, Magic Prague, NASA
Právě v prodeji
Sdílej!
Komentáře
Další články z rubriky Věda a technika Zobrazit více …