Solární soustava (zobrazeno pouze 6 planet) od NASA a Kepler od neznámého autora prostřednictvím Wikimedia Commons. Dnes je tomu 446 let, co se narodil německý astronom a matematik Johannes Kepler. Připomínáme si ho za to, že věřil v koperníkovský model – sluneční soustavu soustředěnou kolem Slunce, nikoliv kolem Země -, když jen málokdo jiný věřil, a za to, že prostřednictvím svých tří slavných zákonů o pohybu planet prokázal pravdivost této teorie. Je také známý tím, že se zabýval vědou o refrakci – rozdělením světla na jednotlivé barvy – a základními vědeckými poznatky o korekci brýlí.
Kepler se narodil v německém městě Weil der Stadt v chudé rodině. V 16. století se o vzdělání obyvatelstva stále staralo náboženství, a tak Kepler studoval na církevních školách. V roce 1589 začal studovat na univerzitě v Tubingenu. Chtěl se stát teologem, ale jeho úcta k Bohu ho přivedla k astronomii. Cíl Keplerovy práce byl vždy náboženský: chtěl pochopit vesmír, aby porozuměl Bohu.
Keplerův učitel matematiky, německý astronom Michael Maestlin, půjčil Keplerovi komentovaný výtisk Koperníkovy knihy De revolutionibus orbium coelestium (O otáčkách nebeských sfér). V té době byla myšlenka vesmíru soustředěného kolem Země mezi učenci již dlouho přijímána. Koperníkův názor o soustředění na Slunce nebyl za jeho života mezi učenci přijímán, ale Kepler tvrdil, že v něm cítí Boží působení. Rozhodl se zasvětit svůj život tomu, aby dokázal správnost Koperníkovy teorie. Napsal:
Mám mnohem raději nejostřejší kritiku jediného inteligentního člověka než bezmyšlenkovitý souhlas mas.
V roce 1595 Kepler učil matematiku na střední škole. Nebyl dobrým učitelem, protože nebyl dynamický a často si mumlal pro sebe. Jednoho dne, když učil, měl hluboké (i když nesprávné) zjevení. Domníval se, že vzdálenost šesti tehdy známých planet (Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter a Saturn) lze vysvětlit pomocí vepsání a opsání koulí a pěti platónských těles. Napsal:
Země je koule, míra všeho; kolem ní opište dvanáctistěn; koule včetně něj bude Mars. Kolem Marsu opište čtyřstěn; koulí včetně něj bude Jupiter. Kolem Jupiteru popište krychli; koule včetně ní bude Saturn. Nyní opište do Země ikosaedr, koule do něj vepsaná bude Venuše: opište do Venuše oktaedr: kružnice do něj vepsaná bude Merkur.
Tato práce se ukázala jako nepravdivá, ale zpočátku se zdála být pravdivá, protože u všech planet s výjimkou Jupiteru byla shoda s přesností na 5 procent. Kepler na této myšlence pracoval a snažil se dokázat její pravdivost ještě několik let.
Keplerova sluneční soustava z jeho díla Mysterium Cosmographicum, 1596 via Wikimedia Commons.
V roce 1600 vydal raný astronom William Gilbert své slavné rané dílo De Magnete, pojednávající o magnetické podstatě Země. Kepler se chopil myšlenky, že magnetismus by mohl být klíčem k nalezení systému, který by vysvětlil retrográdní pohyb Marsu. Opět se mýlil, ale jak se ve vědě často stává, jít po špatných cestách ho nakonec přivedlo k velkému objevu.
Přečtěte si více:
Kepler potřeboval přesné údaje, aby mohl vyhrát válku s Marsem, kterou popsal jako válku s Marsem. Věděl však, že tehdejší astronomické tabulky s údaji jsou nepřesné a tuto úlohu nesplní. Mezitím, také v roce 1600, dánský astronom Tycho Brahe právě získával mnohem přesnější astronomické údaje o polohách planet. Pozval Keplera na svůj hrad a hvězdárnu Uraniborg nedaleko Prahy.
Zpočátku si oba astronomové nerozuměli. Kepler chtěl vyřešit záhadu oblohy, Tycho se o svá data příliš dělit nechtěl a čas trávil zábavou s hosty a pitím.
Jen rok po Keplerově příchodu však Tycho za podivných okolností zemřel a svá astronomická měření odkázal Keplerovi.
Přečtěte si více o velkém přínosu Tychona Braheho
Keplerův 1. zákon říká, že planety se pohybují kolem Slunce po eliptické dráze se Sluncem v jednom ohnisku elipsy. Obrázek prostřednictvím OneMinuteAstronomer.
Tychova data umožnila Keplerovi zpřesnit jeho model pohybu planet. Vedly ho k vytvoření toho, čemu dnes říkáme tři Keplerovy zákony pohybu planet. První zákon pohybu planet říká:
Planety se pohybují kolem Slunce po eliptické dráze, kde Slunce je jedním z ohnisek.
Kepler napsal:
Téměř jsem byl dohnán k šílenství při úvahách a výpočtech této záležitosti. Nemohl jsem přijít na to, proč by planeta měla jít raději po eliptické dráze. Ach, jak jsem směšný! Při úvaze odvozené z fyzikálních principů, souhlasící se zkušeností, nezbývá pro dráhu planety jiný údaj než dokonalá elipsa.
Ilustrace 2. Keplerova zákona. Image via Gonfer via Wikimedia Commons.
Druhý zákon pohybu planet říká:
Planeta obíhající po dráze obíhá stejné plochy ve stejných časových intervalech.
V roce 1619 Kepler vyhlásil svůj třetí zákon pohybu planet:
Oběžná doba na kvadrát přes poloosu (nejdelší vzdálenost planety od Slunce) na kubík dává konstantu.
Keplerova práce byla základem pro práci Isaaca Newtona při definování a vysvětlení fungování gravitace. Newton použil Keplerovy zákony k formulaci svého zákona o vesmírné gravitaci. Ten zůstal nejvýraznějším pochopením gravitace (a tedy i celého vesmíru), jaké kdy svět poznal, dokud se na počátku 20. století neobjevil na scéně Albert Einstein.
Na této ilustraci jsou znázorněny oběžné dráhy 2 planet podle všech 3 Keplerových zákonů. Přečtěte si více o tomto obrázku, který je dostupný prostřednictvím Wikimedia Commons.
Kromě astronomie se Kepler zabýval také optikou. Vysvětlil, jak funguje dalekohled, jak dochází k refrakci v našich očích a k fenoménu hloubkového vnímání, tedy jak jsou obě oči potřebné k vnímání třetího rozměru. Vysvětlil také, jak brýlové čočky kompenzují zkreslení, které je způsobeno špatným viděním, a vytvořil tak vědecký základ dnešní praxe korekce zraku.
Po celý svůj život zastával Kepler náboženský pohled na svou vědeckou práci. Měl pocit, že se přibližuje k pochopení přírody, a tím i k Bohu.
Zemřel 15. listopadu 1630 v Regensburgu v důsledku nemoci. Dnes na něj vzpomínáme jako na jednoho z největších vědců historie. Je po něm pojmenována výkonná a úspěšná sonda NASA pro lov planet Kepler.
Umělecký koncept sondy Kepler pro lov planet při pohledu na souhvězdí Cygnus, prostřednictvím NASA.
Dolní řádek: Kepler se narodil před 445 lety. Je připomínán pro své tři zákony pohybu planet a práce v oblasti optiky a geometrie.
Daniela Breitmanová – kanadská spisovatelka, dříve působící ve společnosti From Quarks to Quasars – v současnosti studuje aplikované vědy s cílem stát se astrofyzičkou. Je amatérskou fotografkou, ale také miluje psaní a literaturu a je velkou fanynkou science fiction. Ve skutečnosti je její vášní mnoho věcí.
.