케플러와 케플러의 법칙(타원 궤도의 법칙, 면적 속도 일정의 법칙, 조화의 법칙)

Johannes Kepler 케플러 (출처 : 위키)

 

1. 케플러 (1571년 12월 27일 ~ 1630년 11월 15일)

 

- 독일의 수학자이자 천문학자

 

- 케플러 초신성 관측, 케플러의 행성운동법칙(일명 케플러의 법칙), 케플러의 추측, 천체물리학 창시, 굴절 망원경 개량,

 

 구분구적법 연구, 자연 철학 대중화 시도 등등의 업적이 있음.

 

- 케플러 초신성은  우리 은하에서 폭발한 초신성으로, 뱀주인 자리 방향에 있었다. 

 

1604년에 관측되어 요하네스 케플러가 기록을 남겼기 때문에 케플러 초신성이라 불린다.

 

케플러 초신성의 초신성 잔해는 매우 ‘모범적’ 일 정도로 전형적인 형태이며, 현재까지 다양한 천문학 연구의 대상이

 

되고 있다.

 

 

케플러 초신성 (출처 : 위키)

 

- 케플러의 추측은 3차원 공간에서 여러 개의 구를 가장 밀집하게 배열하는 방법으로 

 

 육방 최밀 격자 혹은 면심 입방 격자 구조라는 추측으로, 1998년에 들어서야 증명이 되었다.

 

2. 케플러의 법칙, 행성운동 법칙

 

- 행성의 운동에 대한 세 개의 물리학 법칙으로 케플러는 티코 브라헤가 평생 동안 천체를 관측하면서 축적한 자료들을

 

 분석하여 다음과 같은 케플러의 행성운동법칙을 발표하였음.

 

1) 제1법칙 타원 궤도의 법칙

케플러의 제1법칙은 궤도의 법칙이라고도 불린다.

• 모든 행설들은 태양을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따라 태양 주위를 돈다.

2) 제2법칙 면적 속도 일정의 법칙

케플러의 제2법칙은 케플러 넓이 법칙(Kepler's law of areas)이라고도 불린다.

• 행성과 태양을 연결하는 가상적인 선분이 같은 시간 동안 쓸고 지나가는 면적은 항상 같다.

3) 제3법칙 조화의 법칙

케플러의 제3법칙은 주기의 법칙이라고도 불린다.

• 행성의 공전 주기의 제곱은 궤도의 긴반지름의 세제곱에 비례한다. (모든 행성에도 동일하다.)

-  발견은 법칙 순서대로 가 아닌 '제2법칙 → 제1법칙 → 제3법칙' 순서로 발견했다고 한다. 

 

4) 그림을 통한 이해(From 위키)

 

케플러의 법칙 (출처 : 위키)

두 행성의 공전궤도를 통한 케플러의 세 가지 법칙들에 대한 설명.

 

(1) 첫 번째 행성의 공전궤도는 f1과 f2를 초점으로 갖는 타원궤도이고, 두 번째 행성의 공전궤도는 f1과 f3을 초점으로 갖는

 

타원궤도이다. 태양은 여기서 초점 f1에 있다.

 

(2) 행성이 같은 시간 동안 휩쓸고 지나가는 음영으로 표시된 두 영역 A1과 A2는 같은 면적을 가지고 있다.

 

(3) 두 행성의 공전 주기의 비