MMŮŮŽEME POCHOPIT VESMÍR, ŽEME POCHOPIT VESMÍR, VE KTERÉM ŽIJEME?VE KTERÉM ŽIJEME?

Doc. Ing. Milan KÁLAL, CSc.Doc. Ing. Milan KÁLAL, CSc.

Katedra fyzikální elektronikyKatedra fyzikální elektroniky

FJFI ČVUT v PrazeFJFI ČVUT v Praze

Přednáška pro studentyPřednáška pro studentyUniverzity třetího věkuUniverzity třetího věku

Metodologie vědeckého poznáníMetodologie vědeckého poznání

• Pozorování konkrétního Pozorování konkrétního jevujevu v přírodě v přírodě

• Snaha o jeho Snaha o jeho vysvětlenívysvětlení na základě na základě dosavadních znalostí – dosavadních znalostí – fyzikální modelfyzikální model

• Formulace Formulace matematického vyjádřenímatematického vyjádření

• Porovnání výsledkůPorovnání výsledků výpočtu s realitou výpočtu s realitou

• PokudPokud souhlasí souhlasí, považujeme , považujeme modelmodel za za OKOK

• Pokud Pokud nesouhlasínesouhlasí, musíme hledat , musíme hledat jiný jiný způsob vysvětlenízpůsob vysvětlení (jiný fyzikální model)(jiný fyzikální model)

KARDINÁLNÍ OTÁZKAKARDINÁLNÍ OTÁZKA

PROČ ?PROČ ?

Příklad: odhalení gravitacePříklad: odhalení gravitace• Nebeská klenba – Nebeská klenba – stálicestálice vs vs planetyplanety• Geocentrický modelGeocentrický model (Země středem vesmíru): (Země středem vesmíru):

PtolemaiosPtolemaios (85-165)(85-165) velmi složitý popis pohybu planetvelmi složitý popis pohybu planet

• Heliocentrický modelHeliocentrický model (Slunce středem vesmíru): (Slunce středem vesmíru): Nicholas CopernicusNicholas Copernicus (1473-1543)(1473-1543) zásadní zjednodušení popisuzásadní zjednodušení popisu

• Detailní Detailní pozorování pohybu planetpozorování pohybu planet:: Tycho de BraheTycho de Brahe (1546-1601)(1546-1601) Johanes KeplerJohanes Kepler (1571-1630)(1571-1630)

• Gravitační zákon: Gravitační zákon: Isaac NewtonIsaac Newton ( (1643-17271643-1727))

Tycho de Brahe Tycho de Brahe (1546-1601)(1546-1601)

Tycho de BraheTycho de Brahe• * 14. 12. 1546 Knutstorpa ve Scanii (Dánsko)

• † 24. 10. 1601 Praha

• Astronom pocházející z dánské větve starobylého skandinávského šlechtického rodu.• V Kodani studoval rétoriku a pak filozofii, v Lipsku (1562–65) práva. Po návratu do Dánska

kvůli dědictví pobýval v Rostocku (1566 měl souboj s Manderupem Pasbergerem, při němž ztratil část ucha a nosu: opatřil si náhražku ze slitiny zlata a stříbra), poté ve Wittemberku a v Augsburgu. V r. 1571 se opět vrátil do Dánska, kde mu po smrti otcově zařídil strýc Sten Bille chemickou laboratoř a astronomickou observatoř v Herischwadtu. Záhy znovu cestoval po Německu, severní Itálii a Švýcarsku. Pobýval v Řezně v době korunovace Rudolfa II. císařem a seznámil se tu s Tadeášem Hájkem z Hájku. V l. 1575–97 pobýval v Dánsku. Král Fridrich II. mu udělil v r. 1576 roční důchod 500 tolarů a daroval ostrov Hven v Öresundu, kde si s vynaložením 100 tisíc tolarů vybudoval observatoř Uranienborg. Po smrti krále Fridricha II. převládli v okolí jeho nástupce Kristiána IV. Brahovi nepřátelé. Proto B. přešel na výzvu Tadeáše Hájka z Hájku do Čech, převezl si sem přístroje z Uranienborgu a konal astronomická pozorování v Benátkách nad Jizerou a pak v Praze. Pracoval v Čechách pouze 4 roky. Zemřel náhle při hostině u Petra Voka z Rožmberka.

• Byl v první řadě vynikajícím konstruktérem astronomických přístrojů. Zvětšil několikanásobně jejich rozměry a tím dosáhl kvalitativně vyšší přesnosti pozorování. Rozpracoval kompromisní geoheliocentrickou soustavu: Země v ní byla sice nehybným středem planetární soustavy, kolem ní však v této soustavě obíhal pouze Měsíc a Slunce, všechny ostatní planety však obíhaly Slunce. Údaje B. matematicky vyhodnocoval Jan Kepler, který z nich vypočetl oběhové zákony planet v rámci heliocentrické soustavy. B. synkreze geocentrismu a heliocentrismu byla vědecky fukční až do dob Isaaca Newtona.

Johanes Kepler Johanes Kepler (1571-1630)(1571-1630)

Keplerovy zákonyKeplerovy zákony1. Keplerův zákon1. Keplerův zákon - Planety obíhají kolem Slunce po - Planety obíhají kolem Slunce po eliptickýcheliptických drahách, drahách, v jejichž jednom společném ohnisku je Slunce. v jejichž jednom společném ohnisku je Slunce.

2. Keplerův zákon2. Keplerův zákon - - PlochyPlochy opsané průvodičem planety (spojnice planety a opsané průvodičem planety (spojnice planety a Slunce) za stejný čas jsou Slunce) za stejný čas jsou stejně velkéstejně velké..

3. Keplerův zákon3. Keplerův zákon - Poměr - Poměr druhých mocnindruhých mocnin oběžných dob dvou planet je oběžných dob dvou planet je stejný jako poměr stejný jako poměr třetích mocnintřetích mocnin jejich velkých poloos jejich velkých poloos (středních vzdáleností těchto planet od Slunce).(středních vzdáleností těchto planet od Slunce).

Keplerovy zákony:Keplerovy zákony:

- byly získány na základě - byly získány na základě pozorovánípozorování- byl jim dán byl jim dán matematický tvarmatematický tvar- celkem dobřecelkem dobře popisovaly realitu popisovaly realitu

KeplerKepler ale ale nedokázal nedokázal odpovědět na otázku:odpovědět na otázku:

PROČPROČ jsou tyto zákony právě takové, jaké jsou? jsou tyto zákony právě takové, jaké jsou?

Na tuto otázku našel odpověď až Na tuto otázku našel odpověď až Isaac NewtonIsaac Newtonpostulováním postulováním principu gravitace !!!principu gravitace !!!

Isaac Newton Isaac Newton (1643-1727)(1643-1727)

Newtonův gravitační zákonNewtonův gravitační zákon

Každá dvě Každá dvě tělesatělesa se se přitahujípřitahují silousilou, která je , která je přímo úměrnápřímo úměrná součinu součinu jejich jejich hmotnostihmotnosti a a nepřímo úměrnánepřímo úměrná druhé mocninědruhé mocnině jejich jejich vzdálenostivzdálenosti::

kde:kde:

FF je velikost gravitační síly mezi dvěma je velikost gravitační síly mezi dvěma hmotnými bodyhmotnými bodyϰϰ je je gravitační konstantagravitační konstanta mm1 je 1 je hmotnosthmotnost prvního hmotného bodu prvního hmotného bodu mm2 je 2 je hmotnost hmotnost druhého hmotného bodu druhého hmotného bodu r r je je vzdálenostvzdálenost obou hmotných bodů obou hmotných bodů

VektorVektor této síly leží na spojnici této síly leží na spojnici hmotných bodůhmotných bodů těchto těles. těchto těles.Síla je Síla je centrálnícentrální..Síla, kterou se přitahují každá tělesa, se nazývá Síla, kterou se přitahují každá tělesa, se nazývá gravitační sílagravitační síla..

http://cassfos02.ucsd.edu/public/tutorial/History.htmlhttp://cassfos02.ucsd.edu/public/tutorial/History.html

A Brief History of AstronomyA Brief History of Astronomy

KARDINÁLNÍ OTÁZKAKARDINÁLNÍ OTÁZKA

PROČ SE PROČ SE DVĚ HMOTY DVĚ HMOTY PŘITAHUJÍ?PŘITAHUJÍ?