[kuro_shiro]

Các định luật Kepler

Kepler Johannes (1571 – 1630) sinh ở Weil der Stadt (Đức), và không được định trước để trở thành một nhà khoa học huyền thoại. Ông bị cận thị, bị rối loạn thần kinh, luôn bị ảo tưởng, nghĩ rằng ông là hiện thân của một con chó và vợ của ông bị thống trị bởi những khó khăn riêng gì đó và những mối lo về tiền bạc.

Cha của ông là lính đánh thuê, thường bỏ rơi vợ con và chuyển chỗ ở nhiều lần nên Johannes, mặc dù có trí thông minh, nhưng không thể đi học mỗi ngày được.
Năm 13 tuổi, ông giành được học bổng và học tại Học viện Luther. Năm 1589, Johannes theo học Nghệ thuật và Thần học tại trường đại học Tübingen, nhưng dù ở đó ông vẫn thể hiện được trí tuệ lớn của mình về toán học và chiêm tinh thuật. Trước khi tốt nghiệp, ông đã được mời làm giáo sư tại trường đại học Graz (Áo), dạy toán học và thiên văn học. Ông từ chối, và quyết định trở thành một linh mục.

Tác phẩm vũ trụ học đầu tiên của Kepler “Bí ẩn của Vũ trụ” được công bố năm 1597. Ông đã tìm thấy sự dung hòa toán học giữa quỹ đạo của các hành tinh trong hệ Copernicus và phát hiện ra những vật rắn 5 cạnh có thể đặt giữa các quả cầu quỹ đạo hành tinh.

Lúc nằm trên giường bệnh, Tycho Brahe đã yêu cầu Johannes Kepler sử dụng các quan trắc của ông và các bảng số liệu hành tinh để chứng minh lí thuyết của ông về những quỹ đạo tròn. Lúc đầu, ông đã xác định được hình dạng của các quỹ đạo hành tinh là dạng ôvan, nhưng ông từ chối kết quả này vì những lí do thẩm mĩ. Sau rất nhiều cố gắng với các quỹ đạo tròn, phản hồi trên những tính toán của ông, thật chẳng có cách nào tái dựng lại chuyển động cho khớp với các số liệu của Brahe. Ông đã tìm thấy và hiệu chỉnh một sai sót. Hình dạng mới hóa ra là hình elip, cái trở thành quan điểm của Kepler về tự nhiên.

Các định luật Kepler về chuyển động hành tinh:
1. Mọi hành tinh đều chuyển động trên những quỹ đạo elip có mặt trời là một tiêu điểm (định luật về quỹ đạo).
2. Đường nối hành tinh và mặt trời quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau (định luật về diện tích).
3. Bình phương chu kì của hành tinh quay xung quanh mặt trời tỉ lệ với lập phương khoảng cách trung bình của hành tinh đến mặt trời (định luật về chu kì).

Sau này, người ta phát hiện thấy vệ tinh của các hành tinh và cả các vệ tinh nhân tạo cũng có quỹ đạo elip và tuân theo các định luật Kepler.
Năm 1627, Kepler đã soạn các bảng số liệu hành tinh mới (gọi là “Bảng Rudolphine”). Trong công trình kếch sù này, mất tới 30 năm cuộc đời của ông, bạn có thể tìm gặp các số liệu quan trắc của Tycho Brahe, tích hợp với nghiên cứu riêng của ông về chuyển động hành tinh.

Johannes Kepler còn nghiên cứu quang học và đã thiết kế một chiếc kính thiên văn, có lẽ ông đã chế tạo nó, nhưng chưa bao giờ dùng tới.
Ông đã phát hiện ra “định luật nghịch đảo bình phương” về sự giảm độ sáng của một nguồn sáng.
Kepler còn tiến hành nghiên cứu về sự khúc xạ ánh sáng và phát hiện thấy chỉ với những góc tới nhỏ thì tỉ lệ giữa góc tới và góc khúc xạ là hằng số, tức là “công thức gần đúng Kepler”.