כוכב לכת נע במסלולו סביב השמש במסלול אליפטי ולא מעגלי! זאת על פי החוק הראשון של קפלר, שהינו למעשה חוק אמפירי.
ניוטון נתן לכך ביסוס תיאורטי בכך שגזר את חוקי קפלר ממשוואות התנועה וחוק הכבידה האוניברסאלי. כידוע, כוח הכבידה בין שני גופים תלוי במסות שלהם ולמעשה כוח שהינו פרופורציוני להופכי של ריבוע המרחק הינו בקנה אחד עם חוקי קפלר. החוק הראשון של קפלר (למעשה כל 3 החוקים של קפלר) תקפים עבור כל מערכת של גופים שפועל ביניהם כוח משיכה שפרופורציוני להופכי של ריבוע המרחק ביניהם.
נסביר מהי אקצנטריות בהקשר לצורה הגיאומטרית של אליפסה:
מידת "השטיחות" של אליפסה נקראת אקצנטריות. באיור מטה, האליפסות הופכות ליותר ויותר אקצנטריות משמאל לימין. מעגל נחשב כמקרה פרטי של אליפסה עם אקצנטריות אפס, בעוד ככל שהאליפסות הופכות ליותר שטוחות האקצנטריות שואפות לערך 1. על כן, לכל האליפסות יש אקצנטריות שנעה בין 0 ל 1.
.jpg)
התנועה של הפלנטות היא תנועה אליפטית אך האקצנטריות שלהן היא כה קטנה עבור רוב הפלנטות, כך שלמעשה במבט ראשון הן נראות כנעות במסלול מעגלי.
עבור רוב הפלנטות עלינו למדוד את הגיאומטריה בדקדוק על מנת לקבוע שאין הן נעות במסלולים מעגליים, אלא במסלול אליפטי בעל אקצנטריות קטנה ביותר.
פלוטו וכוכב חמה הם יוצאי דופן: המסלול שלהן מסביב לשמש הוא מאוד אקצנטרי ומסלוליהם אכן נראים 'בבירור' מה לא מעגלי.
כאמור, על פי החוק הראשון של קפלר, ארץ נעה מסביב לשמש במסלול אליפטי. המסלול של ארץ הוא למעשה כמעט מעגלי;
האקצנטריות שלו היא רק 0.0167! לפלוטו, לדוגמא, יש מסלול 'שהינו ממש לא מעגלי' בעל אקצנטריות של 0.2488. חשוב להדגיש שהשמש היא לא בדיוק במרכז המסלול האליפטי של הפלנטה הסובבת אותה. לאליפסה יש נקודה שהינה קצת רחוקה ממרכז האליפסה הנקראת 'מוקד'. השמש נמצאת במוקד של האליפסה. משום שהשמש נמצאת במוקד, ולא במרכז האליפסה, כוכב הלכת נע קרוב יותר ורחוק יותר מהשמש בכל מחזור מסלולי. הנקודה הקרובה בכל מסלול נקראת נקודת הפירהליון. הנקודה הרחוקה נקראת נקודת האפהליון.
המעניין הוא שעד לעבודתו של קפלר תנועה מעגלית אחידה נחשבה לתנועה הטבעית והפשוטה ביותר. חוקי קפלר הם עד היום אחד מהתגליות המרכזיות והחשובות ביותר באסטרונומיה.
ללא ספק, ניסוח חוקי קפלר ובכלל זה ההנחה שהמסלול הינו אליפטי ולא מעגלי היא אחת מנקודת המפנה החשובות ביותר במדע בכלל.
מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
