Ohlédnutí za přednáškou „KEPLER OPĚT V PRAZE“

/ 27.08.2020 /

Letos vyšla v nakladatelství Togga pětice knih Prameny novověké vědy. Jednou z nich je Výbor z Nové astronomie Johannese Keplera, na jejímž překladu se po odborné stránce podílel doc. RNDr. Vladimír Štefl, CSc. A právě doc. Štefl se stal naším zasvěceným průvodcem světem myšlenek Johannese Keplera, geniálního matematika, který svá nejplodnější léta prožil v Praze, na dvoře císaře Rudolfa II. 

Kepler přišel do Prahy v roce 1600. Byl sem pozván císařem Rudolfem II, aby podpořil myšlenku císařského astronoma Tychona Brahe o hybridní Sluneční soustavě, že totiž uprostřed všehomíra se nachází Země, okolo ní krouží Měsíc a dále Slunce, kolem kterého se pak točí všechny ostatní planety. Kepler však zjistil, že tento model neodpovídá pozorováním. Na základě přesných Tychonových pozorování planety Mars, které měl k dispozici, došel postupně k jinému závěru, který se navíc pokusil podpořit i fyzikálním vysvětlením. Někteří lidé proto Keplera označujít za prvního astrofyzika.

Jako první formuloval Kepler v roce 1602 zákon ploch. Na jaře 1605 dokončil práci na eliptickém zákonu. Tyto první dva zákony vydal ve svém díle Astronomia nova v roce 1609. Kepler odchází z Prahy roku 1612 a třetí Keplerův zákon byl publikován až v roce 1618 v knize Harmonie světa.

Keperova cesta k jeho slavným zákonům však nebyla zdaleka přímočará a jednoduchá.

Kepler v pohybu planet rozlišoval dvě nerovnosti. První nerovnost spočívala v nerovnoměrné rychlosti pohybu planety Mars kolem Slunce, druhá nerovnost v tom, že tuto planetu pozorujeme z planety Země, která se rovněž pohybuje. Aby bylo možné studovat dránu Marsu, bylo zapotřebí nejprve upřesnit dráhu Země. Kepler k tomu na základě známé oběžné doby Marsu 687 dní využil Mars jako „fiktivní lucernu“, přičemž pozoroval, kde se Mars v daný okamžik nachází na hvězdném pozadí. Během několika oběhů Marsu tak postupně získal jednotlivé body, které vystihují tvar oběžné dráhy Země. Oběžná dráha Země se mu jevila téměř jako kružnice s polohou Slunce mírně posunutou mimo střed.

První Keplerova představa o tvaru dráhy planety Mars byla tedy rovněž kružnice s excentrickou polohou Slunce. Použil pojem „ekvant“, což je bod, vůči kterému se planeta pohybuje rovnoměrně a hledal takové nastavení parametrů, které by odpovídalo pozorování. To se mu však ani po úmorných a dlouhých výpočtech nepodařilo. Rozdíl v nejlepší shodě byl asi 8 obloukových minut, což bylo prokazatelně víc, než přesnost Tychonových měření Marsu. Proto přešel k dalšímu modelu.

Zavedl pojem „luneta“ neboli srpek, což představuje odlehlost kružnice od elipsy, podobně jako má tvar měsíční srpek. Z jedné strany kružnice a z druhé elipsa. Mezi tím se ještě v roce 1605 věnoval studiu oválu. Výsledkem těchto úvah byl nakonec hruškovitý tvar dráhy planety, což opět neodpovídalo pozorováním a tak se nakonec vrátil k elipse. Zkoumal plochy sektorů elipsy a kruhu. Kepler o elipse neuvažoval jako o kuželosečce, nýbrž čistě jako o matematickém modelu dráhy pohybu planety kolem Slunce. Parabola a hyperbola jsou pojmy vyhrazené až pro jeho následovníky.

Kepler hledal rovněž fyzikální příčiny pohybu Marsu. V té době byla velice populární Gilbertova teorie magnetismu a tak se snažil tyto principy aplikovat i na vysvětlení pohybu planety Mars. V platnost této své domněnky věřil až do konce svého života. Ale i když čas ukázal, že se Kepler v této věci zmýlil, zůstává díky své elipse i mnoha dalším objevům, učiněným zejména na rudolfínském dvoře, nesmazatelně zapsán v dějinách světové vědy. 

Výbor z Nové astronomie Johannese Keplera, která vyšla letos v nakladatelství Togga.

Přednáška nás nechala nahlédnout do mysli geniálního císařského matematika.

Doc. RNDr. Vladimír Štefl, CSc. se svou vnučkou Julií na ždánické hvězdárně.