08.03

פינת היום לפני – והפעם: מתגלה החוק השלישי לחוקי קפלר

יוהאנס קפלר, מתמטיקאי, אסטרולוג ואסטרונום גרמני, הוא העומד מאחורי חוקי קפלר, סדרת חוקים אסטרונומיים המתארים את תנועת כוכבי הלכת סביב השמש, ואף ביססו את האמונה החדשה שבמרכז מערכת השמש לא עומד כדור הארץ אלא עומדת השמש. 

את שני חוקי קפלר הראשונים – שגורסים כי צורת המסלול של כוכב לכת היא אליפסה וכי ככל שכוכב לכת נע קרוב יותר לשמש מהירותו גדלה – גילה קפלר בערך בשנת 1605, אחרי שהבחין כי התצפיות התאימו לשני חוקים מתמטיים פשוטים. את החוק השלישי הוא גילה רק כעשור מאוחר יותר – למעשה, היום לפני 402 שנים בדיוק – וכך השלים את סדרת החוקים ששינו את עולם האסטרונומיה.

כוכב שביט שהצית את דמיונו של קפלר

קפלר נולד בסוף המאה ה-16 בדרום גרמניה. הוא היה ילד מבריק ובעל כישורים מתמטיים יוצאי דופן. את האסטרונומיה גילה כבר בגיל שש, אז לקחה אותו אימו למקום גבוה כדי לצפות בכוכב שביט שנראה במלוא הדרו. אנשים סביבו הסיקו כי מדובר על אסון שמתקרב, אך קפלר הנפעם התעסק דווקא ביופיו של הכוכב. בגיל תשע צפה בליקוי הירח הראשון שלו, ופיתח סקרנות ותשוקה לתחום האסטרונומיה. בהמשך למד לימודי דת באוניברסיטה ושאף להיות כומר, אך בגיל 23 נענה להצעת עבודה כמורה למתמטיקה ואסטרונומיה ונשאר בתחום זה.

קפלר התייחס לתנועת גרמי השמיים באמצעות קשרים מתמטיים, ואת המסלול תיאר באמצעות עקומה מתמטית. הוא ניסה לחשב את מסלולו של מאדים בהתבסס על עבודתו של האסטרונום הדני טיכו ברהה, ורק אחרי שנכשל כמה וכמה פעמים, הבין כי המסלול כלל אינו מעגלי אלא אליפטי. הוא היה הראשון שסטה מהתפיסה המקובלת של אפלטון שהתבססה אלפיים שנה קודם לכן, וגילוי זה היווה את חוק קפלר הראשון.

ההרמוניה של קפלר

קפלר ניסה לגלות את ההרמוניה של העולם, וקיבל השראה מפילוסופים כמו אפלטון ופיתגורס. החוק השלישי של קפלר הוא "החוק ההרמוני", ולפיו (נשמו עמוק): ריבוע זמן המחזור של כוכב לכת סביב השמש הוא פרופורציוני לחזקה השלישית של מחצית הציר הראשי של האליפסה. או במילים פשוטות יותר – ככל שכוכב לכת רחוק יותר מהשמש, מהירותו קטנה יותר והמחזור שלו ארוך יותר.

חוקי קפלר הם מהתגליות החשובות ביותר באסטרונומיה מאז ומעולם, שכן הם הראשונים שתיארו את מסלול תנועתם המדויק של גרמי שמיים שונים. רק כעבור 80 שנה יתבסס אייזק ניוטון – שגילה את כוח הכבידה – על חוקי קפלר, ויספק את ההסבר הפיזיקלי לחוקים אלו.

 


מתעניינים בלימודים בשלם? נשמח לדבר

רוצים ללמוד במחזור הבא של המרכז האקדמי שלם? מלאו טופס וניצור אתכם קשר לגבי היום הפתוח הקרוב.