Johannes Kepler (geb. 27. Dezember 1571 - Tod 15. November 1630) - der große deutsche Astronom und Mathematiker - war der Entdecker der Bewegungsgesetze der Planeten des Sonnensystems.
Johannes Kepler war einer der Schöpfer der modernen Astronomie. Er entdeckte die drei Hauptbewegungen von Planeten relativ zur Sonne, er erfand ein optisches System, das insbesondere in modernen Refraktoren verwendet wird, und bereitete die Erzeugung von Differential-, Integral- und Variationsrechnung in der Mathematik vor.
Frühe Jahre. Ausbildung
Johannes Kepler wurde 1571 im süddeutschen Weilder Stadt in eine arme protestantische Familie geboren. Nach Abschluss seines Studiums an der Klosterschule im Jahr 1589 trat er in das theologische Seminar der Tübinger Akademie ein. In diesen Jahren lernte er das heliozentrische System von N. Copernicus kennen und wurde sofort dessen überzeugter Anhänger. Kepler entwickelte als Kind ein Interesse an der Astronomie, als seine Mutter 1577 einem eindrucksvollen Kind einen hellen Kometen und später eine Mondfinsternis zeigte, die 1580 auftrat.
Kepler wurde als sehr schwaches Kind geboren. Im Alter von vier Jahren erkrankte er an Pocken und wäre fast gestorben. Er hatte Leber- und Magenprobleme und oft Kopfschmerzen. Darüber hinaus hatte er angeborene Sehstörungen - schwere Myopie und einen Defekt, bei dem ein Objekt mehrfach zu sein scheint (Kepler sah auf den Mond und sah mehrere Monde). Krankheiten folgten ihm sein ganzes Leben lang. Umso mehr Respekt verdient sein Mut und seine Standhaftigkeit, dank derer er erstaunliche wissenschaftliche Erfolge erzielen und einer der Schöpfer der modernen Astronomie und Physik werden konnte.
1591 - Kepler tritt an die Universität in Tübingen ein - zunächst an die Philosophische Fakultät, zu der dann Mathematik und Astronomie gehörten, und dann an die theologische Fakultät. Nach seinem Abschluss an der Akademie im Jahr 1593 durfte Kepler, der des freien Denkens beschuldigt wurde, keine theologische Karriere verfolgen und wurde zum Mathematiklehrer ernannt.
Ursprünglich plante Kepler, protestantischer Priester zu werden, doch aufgrund seiner hervorragenden mathematischen Fähigkeiten wurde er 1594 zu einer Vorlesung in Mathematik an die Universität Graz eingeladen.
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Wissenschaftliche Tätigkeit
Kepler war 6 Jahre in Graz. Dort wurde 1596 sein erstes Buch, Das Geheimnis der Welt, veröffentlicht. Darin versuchte Kepler, die geheime Harmonie des Universums zu finden, für die er die Umlaufbahnen von 5 damals bekannten Planeten (er hob insbesondere die Erdkugel heraus) verschiedener "platonischer Körper" (reguläre Polyeder) verglich. Er präsentierte die Umlaufbahn des Saturn als Kreis (noch keine Ellipse) auf der Oberfläche einer Kugel, die um einen Würfel herum beschrieben wurde. Im Würfel war wiederum eine Kugel eingeschrieben, die die Umlaufbahn des Jupiter darstellen sollte. In diesen Ball war ein Tetraeder eingeschrieben, der um den Ball herum beschrieben wurde und die Umlaufbahn des Mars usw. darstellt.
Diese Arbeit verlor nach weiteren Entdeckungen durch Kepler ihre ursprüngliche Bedeutung (schon allein deshalb, weil die Umlaufbahnen der Planeten nicht kreisförmig waren); Trotzdem glaubte Kepler bis zum Ende seiner Tage an das Vorhandensein einer verborgenen mathematischen Harmonie des Universums, und 1621 veröffentlichte er "Das Geheimnis der Welt" erneut und nahm viele Änderungen und Ergänzungen vor.
1597 heiratet Kepler die Witwe Barbara Müller von Mulek. Ihre ersten beiden Kinder starben im Säuglingsalter und ihre Frau erkrankte an Epilepsie. Darüber hinaus begann im katholischen Graz die Verfolgung von Protestanten. Kepler, der in die Liste der vertriebenen "Ketzer" aufgenommen wurde, musste die Stadt verlassen.
Kepler's Cup: Ein Modell des Sonnensystems aus fünf platonischen Festkörpern.
Kepler in Prag. Erbe
1600 - er ging nach Prag zum berühmten Astronomen Tycho Brahe, nach dessen Tod er die Materialien seiner langjährigen und zahlreichen Beobachtungen erhielt. Kepler schrieb viele wissenschaftliche Arbeiten und Artikel. 1601 - Nach dem Tod von Brahe wurde Kepler sein Nachfolger im Amt, und nach einem Rechtsstreit mit seiner Familie konnte Brahe die Ergebnisse astronomischer Beobachtungen erben. Als ausgezeichneter Beobachter hat Tycho Brahe viele Jahre lang ein umfangreiches Werk zur Beobachtung von Planeten und Hunderten von Sternen zusammengestellt, während die Genauigkeit seiner Messungen deutlich höher war als die aller seiner Vorgänger.
Am Ende des 16. Jahrhunderts gab es in der Astronomie noch einen Kampf zwischen dem geozentrischen System des Ptolemäus (wenn angenommen wird, dass das Zentrum des Universums die Erde ist) und dem heliozentrischen System des Kopernikus (in dem sich die Sonne im Zentrum des Universums befindet). In Copernicus 'Modell bewegen sich die Planeten gleichmäßig in Kreisbahnen, was nicht mit der offensichtlichen Ungleichmäßigkeit der Planetenbewegung übereinstimmte. Obwohl die astronomischen Tabellen von Copernicus anfangs genauer waren als die ptolemäischen Tabellen, weichen sie bald erheblich von den Beobachtungen ab, die die begeisterten Copernikaner sehr verwirrten und erschreckten.
Mechanik und Physik
Keplers wichtigste Arbeit ist seine Arbeit "New Astronomy" (1609), die sich der Untersuchung der Bewegung des Mars nach Brahes Beobachtungen widmet und die ersten beiden Gesetze der Anziehung von Planeten enthält. Basierend auf dem kopernikanischen System hat Kepler im Laufe mehrerer Jahre die Daten von Brahe sorgfältig untersucht und ist nach sorgfältiger Analyse zu dem Schluss gekommen, dass die Flugbahn des Mars kein Kreis, sondern eine Ellipse ist, in einem der Schwerpunkte, in denen sich die Sonne befindet - die heute bekannte Position als Keplers erstes Gesetz.
Weitere Analysen führten zum zweiten Gesetz: Der Radiusvektor, der den Planeten und die Sonne verbindet, beschreibt gleichzeitig gleiche Flächen. Dies bedeutete, dass sich der Planet umso langsamer bewegt, je weiter er von der Sonne entfernt ist.
Bei der Suche nach Umlaufbahnen musste Kepler die Matching-Methode verwenden. Er berechnete und berechnete, aber es gab keine Übereinstimmungen mit Beobachtungen. Zuerst wurde das Oval verworfen - eine Kurve aus vier Kreisbögen. Etwa ein Jahr lang spielte der Wissenschaftler mit dem "Ovoid" - einer eiförmigen Figur. Am Ende kam er zu dem Schluss: Die Wahrheit liegt zwischen dem Kreis und dem Oval, als ob die Umlaufbahn des Mars eine exakte Ellipse wäre. Aber die Ellipse passte nicht, bis Kepler die Sonne in den Fokus stellte.
Dann, zu Beginn des Jahres 1605, kam alles zusammen und passte zusammen. Alle Punkte der Umlaufbahn, berechnet aus Beobachtungen, lagen auf der Ellipse, sie konvergierte auch mit dem Flächengesetz. Das neue Bewegungsmodell stieß bei kopernikanischen Gelehrten auf großes Interesse, obwohl es nicht von allen akzeptiert wurde. Galileo lehnte Kepler-Ellipsen stark ab.
1619 - In dem Aufsatz "Harmonie der Welt" formulierte der Wissenschaftler das dritte Gesetz und vereinte die Theorie der Bewegung aller Planeten zu einem harmonischen Ganzen. Die Sonne, die einen der Schwerpunkte der elliptischen Umlaufbahn einnimmt, ist laut Kepler die Quelle der Kraft, die den Planeten antreibt. Er machte eine gute Vermutung über die Existenz der Schwerkraft zwischen den Himmelskörpern und erklärte das Auf und Ab der Ozeane der Erde durch den Einfluss des Mondes.
Keplers zweites Gesetz: Die schattierten Bereiche sind gleich und werden gleichzeitig durchlaufen.
Astronomie
Die drei von Kepler vollständig und mit ausgezeichneter Genauigkeit entdeckten Gesetze der Planetenbewegung erklärten die offensichtliche Ungleichmäßigkeit dieser Bewegungen. Anstelle der verschlungenen Modelle von Ptolemäus und Kopernikus, die erfundene Elemente enthalten, enthält Keplers Modell nur eine Kurve - eine Ellipse. Das zweite Gesetz legte fest, wie sich die Geschwindigkeit des Planeten ändert, wenn er sich der Sonne entfernt oder sich ihr nähert, und das dritte Gesetz ermöglicht es, diese Geschwindigkeit und die Rotationsperiode um die Sonne zu berechnen.
1627, Sommer - Johannes Kepler veröffentlichte nach 22 Jahren Arbeit (für sein eigenes Geld) astronomische Tabellen, die er zu Ehren des Kaisers "Rudolphs" nannte. Diese Tabellen ermöglichten es, für jeden Zeitpunkt die Position der Planeten mit hoher Genauigkeit für diese Epoche zu berechnen. Die Nachfrage nach ihnen war enorm, da alle vorherigen Tabellen lange von den Beobachtungen abgewichen waren. Keplers Tische dienten bis zum Beginn des 19. Jahrhunderts Astronomen und Seeleuten.
Neben den drei Gesetzen von Kepler besitzt der Wissenschaftler eine Reihe wichtiger Entdeckungen. In der Arbeit "Reduktion der Copernicus-Astronomie" (1618-1622) skizzierte Kepler die Theorie und Methoden zur Vorhersage von Sonnen- und Mondfinsternissen. Seine Forschungen in der Optik (Probleme der Lichtbrechung, astronomischen Brechung, Entwicklung der Theorie der Teleskope) werden in den Werken "Supplement to Vittelo" (1604) und "Dioptrics" (1611) vorgestellt.
Mathe
Die bemerkenswerten mathematischen Fähigkeiten des Wissenschaftlers zeigten sich insbesondere in der Ableitung von Formeln zur Bestimmung des Volumens vieler Revolutionskörper.
Letzten Jahren. Tod
Die letzten Jahre seines Lebens verbrachte der Wissenschaftler auf ständigen Reisen, teils wegen politischer Unruhen … Dreißigjähriger Krieg … (einmal war er als Astrologe in Wallensteins Dienst), teils wegen des Prozesses gegen seine Mutter, die der Hexerei beschuldigt wurde. Johannes Kepler starb am 15. November 1630 in Regensburg, wo er auf dem Friedhof von St. Peter. Über seinem Grab befindet sich eine Inschrift: „Mensus eram coelos nune terrae metior umbras; Mens coelestis erat, corporis umbra jacet. " Dieses von Johannes Kepler selbst geschriebene Epitaph bedeutet: „Bevor ich den Himmel gemessen habe, messe ich jetzt die unterirdische Dunkelheit; Mein Geist war ein Geschenk des Himmels - und mein Körper, der in einen Schatten verwandelt wurde, ruht. " In Regensburg wurde ihm 1808 ein Denkmal errichtet.
A. Mudrova
