ปีดาราศาสตร์สากล 2552 ฉลองครบรอบ 400 ปี
ของการค้นพบที่ยิ่งใหญ่สองครั้ง: กาลิเลโอกาลิสล็อตเว็บตรงแตกง่ายเลอีค้นพบดวงจันทร์สำคัญสี่ดวงของดาวพฤหัสบดีและการตีพิมพ์หนังสือAstronomia Nova ที่ยิ่งใหญ่ของโยฮันเนสเคปเลอ ร์ ในงาน 1609 นี้เคปเลอร์แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์เดินตามเส้นทางวงรีเกี่ยวกับดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นความก้าวหน้าที่กำหนดกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์สามข้อที่มีชื่อเสียงของเขาซึ่งยังคงเป็นพื้นฐานของฟิสิกส์และดาราศาสตร์ในปัจจุบัน
Astronomia Novaได้แนะนำกฎสองข้อแรกของ Kepler สองข้อ: อย่างแรกคือดาวเคราะห์แต่ละดวงเคลื่อนที่บนเส้นทางวงรีโดยที่ดวงอาทิตย์อยู่ในจุดโฟกัสเดียว และอย่างที่สอง เส้นที่เชื่อมดาวเคราะห์ใดๆ เข้ากับดวงอาทิตย์จะกวาดพื้นที่ออกไปด้วยอัตราคงที่ ซึ่งหมายความว่าดาวเคราะห์จะเคลื่อนที่เร็วขึ้นเมื่ออยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ ในปี ค.ศ. 1618 เขาได้อนุมานกฎข้อที่สามซึ่งเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ซึ่งกันและกัน: อัตราส่วนของคาบการโคจรยกกำลังสองและระยะห่างเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์ที่ทำลูกบาศก์เท่ากันสำหรับดาวเคราะห์แต่ละดวง
ชื่อเต็มของบทความของเคปเลอร์ในการแปลระบุถึงบทบาทสำคัญที่การวัดวงโคจรของดาวอังคารมีในการอนุมานกฎของเขา: ดาราศาสตร์ใหม่ตามสาเหตุหรือฟิสิกส์ท้องฟ้าที่ปฏิบัติโดยข้อคิดเห็นเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของดวงดาว จากการสังเกตของ Tycho Brahe, Gent. การสังเกตการณ์ดาวเคราะห์สีแดงเป็นหัวใจสำคัญ เนื่องจากวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงนี้ประหลาดกว่าดาวเคราะห์ดวงอื่น ยกเว้นดาวพุธ ซึ่งอยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์และสังเกตได้ยาก เคปเลอร์คุ้นเคยกับดาวอังคารเช่นกันเพราะเขาได้รับข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของมันเมื่อเขาได้รับการว่าจ้างให้ช่วยเหลือนักดาราศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ Tycho Brahe ในปี 1600 การรวม ‘ฟิสิกส์’ ไว้ในชื่อหมายถึงแนวทางที่เข้มงวดทางคณิตศาสตร์และร่างกายของเคปเลอร์ในการแก้ปัญหา – หนึ่ง ที่นักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ทุกคนคุ้นเคยแต่ไม่ใช่นักปรัชญาธรรมชาติในยุคของเขา ความคิดของเคปเลอร์เหนือกว่าคนรุ่นเดียวกันส่วนใหญ่มาก
ในปีเดียวกับที่Astronomia Novaตีพิมพ์
โมเดลเฮลิโอเซนทรัลของระบบสุริยะก็เพิ่งได้รับการตรวจสอบเท่านั้น แนวความคิดที่ว่าโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นโคจรรอบดวงอาทิตย์นั้นมีสาเหตุหลักมาจาก Nicolaus Copernicus ผู้ตีพิมพ์ทฤษฎีของเขาในปี 1543 มากกว่า 60 ปีก่อนหนังสือของ Kepler แม้ว่าแนวคิดนี้เองจะย้อนกลับไปอย่างน้อยก็เท่ากับนักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวกรีก Aristarchus แห่ง Samos ที่อาศัยอยู่ในศตวรรษที่สามก่อนคริสต์ศักราช . การค้นพบดวงจันทร์สี่ดวงของกาลิเลโอที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดีโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ยืนยันว่าโลกไม่ได้เป็นศูนย์กลางของจักรวาลที่ทุกสิ่งในโดเมนท้องฟ้าหมุนไป
เคปเลอร์เป็นคนแรกที่ตระหนักว่าวงโคจรนั้นอธิบายได้ดีกว่าโดยวงรีที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ไม่เท่ากันมากกว่าการใช้การเคลื่อนที่เป็นวงกลมที่ ‘สมบูรณ์แบบ’ ร่วมกันซึ่งมีการจำลองวงโคจรมาจนถึงตอนนี้ เช่นเดียวกับนักวิเคราะห์ข้อมูลสมัยใหม่ เขารวมการสังเกตทั้งหมดเข้ากับข้อผิดพลาดในการวัดโดยธรรมชาติเพื่อพยายามปรับให้เข้ากับแบบจำลอง การผสมผสานการสังเกตและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เข้าด้วยกันเป็นทฤษฎีทางกายภาพถือเป็นแนวหน้าสำหรับการศึกษาในอนาคต
แบบจำลองการปฏิวัติของเคปเลอร์นั้นแม่นยำพอที่จะทำนายการเคลื่อนผ่านของดาวเคราะห์ชั้นในอย่างดาวพุธและดาวศุกร์ผ่านจานของดวงอาทิตย์ ซึ่งถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1631 และ 1639 ตามลำดับ ดังนั้นจึงเหมาะสมที่ชื่อของเคปเลอร์ในปัจจุบันนี้จะช่วยให้ภารกิจอวกาศครั้งแรกที่ทุ่มเทให้กับการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะของเราโดยใช้วิธีการที่คล้ายกัน กล้องโทรทรรศน์ของยานอวกาศเคปเลอร์ซึ่งเปิดตัวเมื่อวันที่ 7 มีนาคมปีนี้ จะตรวจสอบแสงจากดาวฤกษ์มากกว่า 100,000 ดวงอย่างต่อเนื่องเพื่อค้นหาการเคลื่อนผ่านของดาวเคราะห์ในช่วงระยะเวลาอย่างน้อย 3 ปีครึ่ง เมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนที่ผ่านระหว่างดาวฤกษ์ของมันกับกล้องโทรทรรศน์ หนึ่งครั้งต่อการโคจร ดาวฤกษ์จะหรี่แสงลงอย่างสามารถวัดได้
เนื่องจากดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่โคจรใกล้กับดาวของพวกมันจะปิดกั้นแสงได้มากกว่า ดาวเคราะห์ดังกล่าวจึงง่ายที่สุดในการตรวจจับโดยใช้วิธีการส่งผ่าน ดังนั้นจนถึงปัจจุบัน ดาวเคราะห์ทุกดวงที่ค้นพบด้วยวิธีนี้จากพื้นดินจึงมีขนาดใหญ่กว่าดาวยูเรนัสและมีคาบการโคจรน้อยกว่า 10 วัน แต่มุมมองที่ชัดเจนและการสังเกตการณ์อย่างไม่ขาดตอนจากอวกาศหมายความว่าภารกิจของเคปเลอร์ควรตรวจจับดาวเคราะห์ที่เล็กกว่าและห่างไกลกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัตถุคล้ายโลกที่มีคาบการโคจรเป็นเวลาหนึ่งปีรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ แม้แต่ดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่โคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ของพวกมันก็ยังสามารถตรวจจับได้ เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลก
เนื่องจากเคปเลอร์อนุมานกฎของเขา ความรู้ของเราเกี่ยวกับการโคจรของดาวเคราะห์มีความก้าวหน้าขึ้นมากมาย ทฤษฎีการเคลื่อนที่และความโน้มถ่วงของไอแซก นิวตันเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุด เส้นทางโคจรของดาวเคราะห์และดวงอาทิตย์อาจถูกรบกวนโดยแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์และดวงจันทร์ดวงอื่น การเบี่ยงเบนของการเคลื่อนที่ของดาวยูเรนัสจากการที่แบบจำลองของนิวตันอธิบายไว้นำไปสู่การค้นพบดาวเนปจูนในปี ค.ศ. 1846 ในทางตรงกันข้าม ความไม่สม่ำเสมอในการเคลื่อนที่ของดาวพุธอธิบายได้ด้วยทฤษฎีกาลอวกาศ-เวลาและแรงโน้มถ่วงใหม่ทั้งหมด ทฤษฎีทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์เรื่อง ทฤษฎีสัมพัทธภาพ จัดพิมพ์ในปี พ.ศ. 2458
ในขณะที่ดาราศาสตร์ได้ขยายขอบเขตอันไกลโพ้น การใช้กฎของเคปเลอร์ได้นำไปสู่การค้นพบแม้แต่คนแปลกหน้า จำเป็นต้องใช้สสารมืดที่มองไม่เห็นเพื่ออธิบายการโคจรเร็วของก๊าซในเขตชานเมืองของดาราจักรชนิดก้นหอย ความเร็วการโคจรเหล่านี้เกินการทำนายของกฎข้อที่สามของเคปเลอร์ ซึ่งหมายความว่าวัตถุที่มีวงโคจรขนาดใหญ่ควรเคลื่อนที่ช้า และในทางกลับกัน พฤติกรรมของเคปเลอเรียนของการโคจรของดาวฤกษ์ในใจกลางดาราจักรของเราได้เผยให้เห็นถึงการมีอยู่ของหลุมดำมวลมหาศาลที่แกนกลางของทางช้างเผือก
เคปเลอร์เป็นแชมป์คนแรกของการใช้เหตุผลเพื่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาล เขาเขียนไว้ในบทนำของAstronomia Novaว่า “ฉันพิสูจน์ในทางปรัชญาไม่เพียงแต่ว่าโลกกลม … ไม่เพียงแต่ว่ามันเล็กอย่างดูถูกเท่านั้น แต่ยังถูกพาไปท่ามกลางดวงดาวด้วย” สี่ร้อยปีต่อมา เป็นเรื่องน่าทึ่งที่เรายังคงใช้กฎของเขาเพื่อวัดระบบดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลจากตัวเราสล็อตเว็บตรงแตกง่าย
