Магия среди звезд: как Иоганн Кеплер открыл законы движения планет

Иоганн Кеплер — немецкий астроном, математик и механик, который сформулировал три закона движения планет. Именно он первым определил, что Земля, как и другие планеты, крутится по эллиптической орбите вокруг Солнца. Однако многие взгляды Кеплера были далеко не научными: он составлял красочные гороскопы и верил, что Вселенная создана музыкой.

От теологии до математики: детство и юность Иоганна Кеплера

Будущий астроном появился на свет в бедной семье протестантов в 1571 году. Его отец, Генрих Кеплер, вскоре после разорения перешел на военную службу Испанских Нидерландов и практически не видел семью. Мать Катарина Кеплер содержала небольшой трактир и подрабатывала лекарем: она разбиралась в травах и лечила всех, кто обращался к ней за помощью.

В свободное от работы время она с увлечением показывала Иоганну ночное небо и вместе с ним наблюдала полет Большой кометы, прошедшей близко к Земле в 1577 году, и лунное затмение 1580 года. Юный Кеплер был настолько впечатлен увиденным, что посвятил изучению небесных тел всю свою жизнь.

Однако заниматься образованием мальчика Катарина Кеплер не могла. Мать была малограмотной и совсем не интересовалась научным будущим сына. Однако талант Иоганна подмечали все его учителя. Он с успехом окончил высшее духовное училище при монастыре Маульбронн и благодаря своим способностям поступил в Тюбингенский университет.

Поначалу парень изучал математику и астрономию. Но Иоганн Кеплер мечтал стать священником и вскоре перевелся на теологический факультет. Именно в годы студенчества он узнал о гелиоцентрической системе мира, которую разработал Николай Коперник.

С идеей о том, что Солнце — центральное небесное тело, вокруг которого вращается Земля и другие планеты, юношу познакомил его преподаватель астрономии Михаэль Местлин. Благодаря ему в 1593 году Кеплер также получил приглашение на должность профессора математики в гимназии Граца.

Вскоре после того, как Кеплер защитил магистерскую диссертацию, в 1594 году отправился читать лекции в Австрию. Именно в Граце он издал первый труд «Тайна мироздания», в котором развивал идеи Коперника и описывал свою модель мира. Иоганн Кеплер разослал работу коллегам из Европы.

Одним из ученых, который заинтересовался взглядами Кеплера, стал Галилео Галилей — с ним астроном поддерживал дружескую переписку долгие годы. Откликнулся на письмо и Тихо Браге, математик при дворе императора Священной Римской империи Рудольфа II. Именно он пригласил Иоганна работать в Прагу.

Удача и талант: самые важные открытия Иоганна Кеплера

В 1590-е годы Тихо Браге наблюдал за движением Марса. Астроном обладал большим архивом, в котором хранились все исследования за последние 20 лет. Однако он не мог определить орбиту Красной планеты и систематизировать все имеющиеся данные. На помощь пришел Иоганн Кеплер.

Браге договорился о получении им должности «имперского математика», и тот стал располагать нужными средствами для проведения исследований. Правда, совместная работа продолжалась крайне недолго. Уже в 1601 году Тихо Браге умер. Кеплер получил в распоряжение весь архив — эти работы легли в основу его последующих открытий.

В 1609 году Иоганн Кеплер издал труд «Новая астрономия», в котором сформулировал ряд законов о движении планет. Он выяснил, что каждая планета нашей системы движется по эллипсу вокруг Солнца. В этом Кеплеру помогли вычисления Браге, который заметил, что Марс то отдаляется от звезды, то вновь приближается к ней.

Также Иоганн Кеплер выявил закон площадей и гармонический закон. Астроном подтвердил, что планета движется быстрее, находясь ближе к Солнцу, и медленнее, если начинает удаляться от него. При этом, если планета далеко от Солнца, то ее орбита больше — такое небесное тело тратит намного больше времени на один оборот, чем, например, наша Земля.

Иоганн Кеплер унаследовал от матери любовь не только к астрономии, но и мистицизму. Он составлял гороскопы и публиковал трактаты о «конечности» Вселенной. Ученый считал, что существует некая граница мира, за пределами которой нет никаких звезд. Кеплер был убежден, что Солнце совсем неподвижно, а все, что есть в космосе, подвластно числовой и музыкальной гармонии.

Последние годы жизни Иоганна Кеплера

Открытия Кеплера быстро омрачились событиями в его личной жизни. Умерли один из сыновей астронома и любимая жена. Когда на престол взошел Матиаш II, который не покровительствовал Кеплеру, ученый потерял практически все свои сбережения. В это же время лютеранская церковь заподозрила в Кеплере изменника.

Ученому пришлось бежать в Линц — единственное место, где он смог получить работу. Там Иоганн Кеплер повторно женился, а новая супруга родила ему семерых детей. Однако произошло новое горе: на Родине мать астронома Катарину обвинили в колдовстве, и Кеплеру пришлось применить всю свою дипломатичность, чтобы ее спасти.

В 1610-е годы и до самой смерти в 1630 году ученый изучал оптику и зрение, подробно описав близорукость и дальнозоркость. Кеплер разработал механизм первых линз, а также начал конструировать телескопическую подзорную трубу, вскоре вытеснивший телескоп Галилея. Астроном первый открыл физическое свойство инерции и заложил основы математического анализа.