Legi care guverneaza Sistemul Solar

Multi cercetatori ai antichitatii au urmarit suprafata si forma Pamantului precum si astrii din apropierea sa, Luna si Soarele. Vechii greci, printer care si ilustrul Ptolomeu, a presupus ca Pamantul este in repaus in centrul Universului, iar Soarele si Luna sunt planete ce se rotesc in jurul Pamantului, pe orbite complicate.

Apoi Copernic a contrazis acea ipoteza, in lucrarea “De revolutionibus” aparuta in 1542 demonstrand ca Soarele este in centrul Universului, iar Pamantul este o planet ace se roteste in jurul axei sale, efectuand o miscare de revolutie in jurul Soarelui, celelalte planete avand miscari identice cu a Pamantului.

In secolul al XVI-lea, Tycho Brahe (1548-1601) a adunat o multitudine de date asupra miscarii planetelor, date care au fost analizate si interpretate abia dupa 20 de ani de catre asistentul sau, astronomul german Kepler, care a stability legile miscarii planetelor.

Brahe a fost ultimul mare astronom care a facut observatii in scopul obtinerii de date astronomice fara ajutorul vreunui telescop. Am spus ultimul, deoarece dupa 8 ani de la moartea sa, Galileo Galilei inventeaza telescopul refractor, denumit ulterior luneta Galilei, cu un grosisment de 30X cu ajutorul careia a descoperit fazele planetei Venus, primii patru sateliti ai lui Jupiter, muntii lunari petele solare. Mai tarziu, in a doua jumatate a secolului XVII, este inventat telescopul reflector cu viziune laterala, de catre Isaac Newton, denumit ulterior telescopul cu oglinda al lui Newton.

Johannes Kepler (1571-1630), astronom si mathematician german, considerat ca fondator al astronomiei moderne. In anul 1600 si-a inceput activitatea, la Praga, alaturi de astronomul Tycho Brahe. Un an mai tarziu, acesta din urma moare si Kepler ii ia locul in calitate de astronom al imparatului Rudolf al II-lea. Kepler a descoperit legile de miscare a planetelor (legile lui Kepler).

Primele doua legi (sunt trei in total) le-a publicat in cartea sa “Astronomia nova”, aparuta in anul 1609. Cea de-a treia lege a publicat-o in 1619, in lucrarea intitulata “Harmonices mundi”, iar o alta lucrare a sa din domeniul astronomiei o constituie asa numitele “Tabele rudolfiene”, tabele intocmite de el si care cuprind efemeridele planetelor. Kepler a facut si cercetari de optica. A inventat luneta care-i poarta numele si a carei teorie o da in lucrarea sa “Dioptrice”, aparuta in anul 1611.

Legile miscarii planetelor descoperite de Kepler au constituit o contributie insemnata, hotaratoare, la desavarsirea sistemului heliocentric al lui Copernic.Pe baza datelor adunate de Brahe si de catre el personal, Kepler stabileste legile miscarii planetelor. Acestea sunt:
legea orbitelor: toate planetele se misca in jurul Soarelui pe orbite(traiectorii) eliptice, in focarul comun fiind Soarele;
legea ariilor: raza vectoare care uneste Soarele cu o planeta matrua (descrie) arii egale in intervale de timp egale;
legea perioadelor: patratul perioadei de revolutie a unei planete in jurul Soarelui este direct proportional cu cubul distantei medii a plantei pana la Soare.

Legile empirice ale lui Kepler arata cat de simplu se poate studia miscarea planetelor daca se ia Soarele drept corp de referinta. De aceea, ele vin in sprijinul teoriei lui Copernic cu privire la sistemul Lumii (sistemul solar). Giordano Bruno si Galilei au fost aprigi aparatori ai teoriei copernicane si fiecare dintre ei a suferit prigoana Inchizitiei din vremea lor.

Dupa anul 1665, un student al Colegiului din Cambridge, a inceput sa studieze miscarea corpurilor ceresti, a planetelor si Soarelui, unul din principalele subiecte ale momentului.

Inspirat de caderea unui mar dintr-un pom, Isaac Newton, fiind acasa si luandu-si ceaiul cu unul dintre prietni, i-a venit idea ca forta care atrage marul catre Pamant, ar putea atrage si Luna catre Pamant.

El demonstreaza mai tarziu ca acceleratia unui corp in cadere este invers proportionala cu patratuldistantei sale pana la Pamant, pornind de la ipoteza ca acceleratia centripetal a Lunii pe orbita sa si acceleratia in jos a unui corp de pe Pamant, pot avea aceeasi origine.

Dupa calculele sale, Newton a dedus fortele care mentin planetele pe orbitele lor, trebuie sa fie invers proportionale cu patratele distantelor lor pana la centrele in jurul carora ele se rotesc.

Din legile emise de Kepler, Newton, a putut deduce legea gravitatiei, care spunea ca fiecare planeta e atrasa de Soare cu p forta proportionala cu masa planetei si invers proportionala cu patratul distantei sale pana la Soare.Forta gravitationala exercitata asupra unui corp, e proportionala cu masa. Daca un corp aflat in repaus pe o suprafata orizontala este impins, observam ca este necesar un anumit efortpentru aceasta. De ce? Pentru ca masa corpului este cea care face necesara aplicarea unei forte pentru a schimba miscarea corpului.
(principiul doi al mecanicii)

Daca suspendam de un fir un corp de masa m, este nevoie de un effort pentru a tine corpul in repaus in echilibru; altfel va cadea pe Pamant cu o miscare accelerate. Forta necesara pentru a tine corpul, este egala in modul cu forta de atractie gravitationala.

Greutatile diferitelor corpuri, in acelasi loc pe suprafata Pamantului, sunt exact proportionale cu masele lor gravitationale.Daca vom folosi un resort, de care vom atarna un corp si-l vom lasa sa cada spre Pamant, gasim ca obiectele cu masa inertiala cad cu aceeasi acceleratie provenita din atractia gravitationala terestra. Folosind legea a doua a miscarii, avem:
GA = mAg; GB = mBg sau GA/GB = mA/mB

Greutatile corpurilor in acelasi loc de pe Pamant, sunt exact proportionale cu masele lor inerte. Prin urmare, masa inerta si masa gravitationala, sunt cel putin proportionale intre ele. In realitate ele sunt identice.