ASTROGATE |
Úvod

Klíčové pojmy

Země a její postavení ve vesmíru Sluneční soustava Pohyb planet Keplerovy zákony Johannes Kepler Tycho Brahe Kružnice Elipsa Hlavní poloosa Vedlejší poloosa Výstřednost Oběžná doba

Doporučené předchozí znalosti

ASTRONOMIE

Sluneční soustava – Slunce a 8 planet

FYZIKA

Gravitace – obecný jev

MATEMATIKA

Úpravy složených výrazů

Mocniny a odmocniny

Vyjařování neznámé z rovnice

Cílová skupina

Účastníci Astronomické olympiády

Vhodné pro všechny kategorie, doporučené hlavně pro kategorii EF

Ostatní zájemci

Kdokoliv se zájmem o astronomii a příbuzné obory

Johannes Kepler

Celou touto kapitolou nás bude provázet jedno jméno a to slavného německého astronoma a matematika Johanna Keplera (1571–1630). Johannes Kepler se stal slavný a významný proto, že přispěl k našemu poznání, jak a proč planety obíhají kolem Slunce.

Kepler konkrétně odpověděl na tu část jak (což pomohlo později pochopit i proč) a své výsledky formuloval v podobě tří zákonů, kterým se planety při svém obíhání podřizují. Tyto zákony nesou na Keplerovu počest jeho jméno tři Keplerovy zákony a jim bude věnována celá tato kapitola.

Johanenes Kepler na časové ose
Obr. 1 – Johannes Kepler na časové ose
více

Na Keplerovu práci později navázal slavný anglický fyzik sir Issac Newton (1643–1727). Newton se snažil pochopit gravitaci, všudypřítomný jev, který spočívá ve vzájemném přitahování všech těles k sobě a to i přesto, že mohou být od sebe odděleny na velké vzdálenosti.

Gravitace je pak odpověď na otázku, proč se planety pohybují kolem Slunce – planety jsou ke Slunci přitahovány gravitací, která jim nedovolí odletět od Slunce nikam dál.

Newton se snažil přitažlivost mezi tělesy popsat jednou rovnicí. Tato rovnice má být univerzální, tzn. platit mezi všemi tělesy ve vesmíru. Aniž bychom se tímto tématem teď zabývali více do hloubky, prozradíme, že tuto rovnici našel a to i díky Keplerově objevu – Newton totiž zvolil svůj (Newtonův) gravitační zákon, popsaný jednou rovnicí, tak, aby z něho Keplerovy zákony už jednoduše plynuly.

Jak rovnice vypadá není pro nás v tuto chvíli důležité. Je ale zajímavé si všimnout, že nebýt Keplera a jeho klíčového objevu, jak se planety kolem Slunce pohybují, Newton by nedokázal svůj gravitační zákon objevit.

Vsuvku zatím opustíme a příběh o gravitaci si ponecháme na jindy.

Postavení Země ve vesmíru

Předtím než se na Keplerovy zákony plně vrhneme, povězme si trochu více o naší mateřské planetě Zemi a jejím postavení ve vesmíru.

Dnes víme, že Země je jedna z 8 planet, které společně obíhají okolo Slunce. Země je třetí planeta nejblíže Slunci, hned po Merkuru a Venuši. Dál než Země od Slunce jsou pak planety Mars, Jupiter, Saturn, Uran a Neptun.

Zjednodušená ilustrace geocentrického systému
Obr.2 – Slunce a jeho 8 planet

Vzpomeňme si, že Slunce je hvězda – obrovská koule rozžhaveného plynu, která je mnohonásobně těžší než planety, které kolem ní obíhají.

Slunce, obrázek NASA
Obr.3 – Slunce (obrovský a velmi horký oblak plynu, který je mnohem těžší než dokonce všechny obíhající planety). Zdroj obrázku.

Slunce spolu s dalšími stovkami miliard hvězd tvoří tzv. galaxii. Naší galaxii nazýváme prostě Galaxie nebo Mléčná dráha.

Galaxie a pozice Slunce v ní
Obr.4 – Ilustrace naší mateřské galaxie a přibližně umístění Slunce v ní. Zdroj obrázku.

Galaxie spolu s dalšími galaxiemi tvoří další uskupení a struktury. Největší struktura ve vesmíru je tzv. Kosmická síť, de facto pavučina upletená z galaxií.

Kosmická síť
Obr.5 – Kosmická síť (jeden její světlý bod představuje galaxii/menší shluk galaxií). Zdroj obrázku.

Možná jste tolik o postavení Země ve vesmíru věděli už předtím. Možná dokonce by se mohl najít někdo, kdo by tuto znalost mohl považovat za naprostou „samozřejmost“. Můžete ale věřit tomu, že tomu ne vždy tak bylo. Ještě za Keplerovy éry (16.–17. století!) si nebyli astronomové jistí, zda se Země pohybuje kolem Slunce, nebo Slunce kolem Země. Pojďme si o tom povědět trochu více.

Heliocentrická a Geocentrická představa

Ještě ani v 17. století nebyli všichni astronomové přesvědčeni o tom, že se Země pohybuje kolem Slunce. Panovaly dvě představy o „uspořádání světa“ – představa heliocentrická a geocentrická. Ani jedna není dnes už platnou představou o postavení Země ve vesmíru, sehrály však v naší cestě za poznáním pravdy důležitou úlohu.

Podle heliocentrické představy je Slunce středem vesmíru, kolem kterého všechno ostatní obíhá, včetně Země.

Zjednodušená ilustrace geocentrického systému
Obr.6 – Zjednodušená ilustrace heliocentrického systému

Jinou a starší představou o uspořádání světa je představa geocentrická. Podle té je Země středem vesmíru a bodem, kolem něhož všechno ostatní obíhá a to včetně Slunce.

Zjednodušená ilustrace geocentrického systému
Obr.7 – Zjednodušená ilustrace geocentrického systému

Jak jsme již řekli, Země obíhá Slunce a stejně tak i dalších 7 planet (včetně dalších menších těles jako jsou komety, asteroidy, planetky atp.), není ale středem vesmíru. Přesto heliocentrická představa představovala určitý pokrok kupředu správným směrem (vůči geocentrické představě, jejíž původ sahá až do středověku).

Vraťme se teď ke Keplerovi. Kepler byl zastáncem heliocentrické představy a s touto představou, kdy planety obíhají kolem Slunce, údajům z pozorování planet na noční obloze a mnohaletém bádání nakonec odhalil pravidla (či zákonitosti), které všechny planety při svém obíhání splňují. Jak už víme, jsou tři a jmenují se po Keplerovi na jeho počest.

K procvičení

1. Podle Heliocentrické představy...


2. Geocentrická představa...


3. Současná představa o uspořádání světa...


4. Slunce je...