И тут же Кеплер, как истинное дитя своего времени, гонит прочь сомнения в богоизбранности человека и Земли:“наша планетная система, в которой обитаем мы, люди, находится в избранном уголке мира вблизи самого его сердца, то есть Солнца…после Солнца ни одно небесное тело не обладает столь возвышенной природой и подходит для людей лучше, чем Земля…мы, люди, обитаем на том самом шаре, который отведен для самых главных и благороднейших из всех (телесных) разумных существ…[пусть, согласно Бруно, – Г.А.Л.] число иных миров бесконечно. Они либо не подобны, либо подобны нашему миру. О подобии говорить не приходится. Что толку от бесконечно многих миров, если каждый из них в отдельности наделен совершенством?…придется сотворить для них и подобных нам людей, причем Галилеев, наблюдающих новые звезды в новых мирах, столько же, сколько миров. Но какая от этого польза?…именно наш мир, если существует множество миров, – превосходнейший из всех…мы должны остерегаться того, чтобы шагнуть в бесконечность, в гораздо большей степени, чем это допускают философы“. Да, людям всегда хочется понять свою пользу от окружающего мира, включая бесчисленные звездные миры во Вселенной. Если от них человеку, как „божьей твари“, нет никакой выгоды, то зачем их создал бог? Все становится на свои места только тогда, когда „разумные твари“, наконец-то, понимают, что они есть дети природы, Вселенной, которая создала их в процессе своей собственной законной эволюции и не ожидает от своих творений никакой пользы (цель и польза есть всего лишь понятия человеческого сознания и общества, но не природы, действующей по собственным законам).

В своей астрономической деятельности Кеплер поставил задачу найти гармонию в планетном мире, найти законы, связывающие этот мир в одно стройное целое. Его не устраивали нагромождения эпициклов Птолемея, от которых не сумел освободиться и Коперник, лишь уменьшивший в своей системе количество птолемеевых кругов с 79 до 34 [25]. Коперник, как уже отмечалось выше, твердо придерживался ложного мнения Аристотеля о том, что в сфере „божественных небесных явлений“ существует лишь наиболее“совершенная форма движения – равномерное движение по кругу“, и в соответствии с этим полагал, что планеты движутся вокруг Солнца равномерно, с постоянными угловыми скоростями и по строго круговым, гелиоцентрическим орбитам. Кеплер, используя высокоточные данные наблюдений Тихо Браге за движением Марса, построил, после длительных и труднейших расчетов, фигуру его орбиты и убедился, насколько она отличается от круга. Тем самым он освободился от предрассудка равномерного кругообразного движения, якобы „единственно допустимого“ в небесах. В 1609 г. астроном опубликовал в своем сочинении „Новая астрономия“ (полное название „Новая астрономия, или Физика небес, изложенная причинно в комментариях к движению планеты Марс“) первые два из открытых им законов движения планет (первый – орбита Марса не окружность, а эллипс; второй – вблизи Солнца планеты движутся быстрее), а через десять лет, в 1619 г. в книге „Гармония мира“ – свой третий закон, объединяющий теорию движения всех планет в единое целое (в остальном эта большая книга содержит фантастические, идущие от Пифагора, идеи о музыке небесных движений). Этими законами ученый окончательно разрушил прежнюю „сферическую“ астрономию.

В 1618-1622 гг. Кеплер опубликовал свой астрономический учебник “Сокращение коперниковой астрономии“ в трех частях, написанный в форме вопросов и ответов, в котором изложил теорию и способы предсказания солнечных и лунных затмений. Эта работа содержит прямое указание на то, что первые два закона, установленные для Марса, относятся ко всем планетам и движению Луны вокруг Земли, а третий закон прилагается также к движениям четырех спутников Юпитера, открытых Галилеем в январе 1609 г. Здесь же впервые он сравнивает Землю с вращающимся волчком, выступает против вековых предрассудков и превратных толкований Священного писания, порочащих гелиоцентрическую систему, пытается объяснить движение планет не божественной силой, а естественной силой, исходящей от Солнца (гениальная догадка о законе всемирного тяготения; притяжением другого небесного тела – Луны – он объяснял и морские приливы на Земле, но все же, подобно древнегреческому натурфилософу Фалесу, который мистически признавал в магните душу, двигающую железные предметы, Кеплер считал, что “все небесные тела, вращающиеся около своей оси, обладают душой, которая и есть причина этого движения“), формулирует принцип инерции (признает „естественное“ движение прямолинейным и равномерным). Это сочинение Кеплера немедленно было внесено церковью в „Индекс запрещенных книг“.

В 1627 г. Кеплер публикует таблицы движения Солнца и планет – Рудольфовы таблицы (названы в честь императора Рудольфа II, покровителя астрономических исследований Браге и самого Кеплера; разработка таблиц началась еще в 1601 г. совместно с Браге) – первые таблицы, построенные по системе Коперника и законам Кеплера, позволявшие вычислять положения планет с высокой точностью для любого момента времени. Кеплер предсказал существование планеты между Марсом и Юпитером (почти через 200 лет здесь были обнаружены остатки такой планеты – пояс астероидов), а также быстрое вращение Юпитера вокруг своей оси (действительно, позже было установлено, что Юпитер вращается почти в 2,5 раза быстрее Земли). Не остались без внимания Кеплера и кометы. Как и Браге, он относил их „по ту сторону Луны“ и сравнивал их с шелковичными червями, выпускающими паутину, а образование хвостов комет объяснял давлением солнечных лучей (научное открытие такого давления состоялось только в 1900-1910 гг.). Пытаясь понять атмосферную рефракцию (преломление) света, он первым точно объяснил, как свет распространяется внутри глаза, как очки улучшают зрение и как действует телескоп (в 1611 г. в трактате „Диоптрика“ он описал телескоп, в котором объектив и окуляр имеют двояковыпуклые линзы – „зрительную трубу Кеплера“). Он первым указал в 1604 г. на солнечную корону – сияние, появляющееся вокруг Солнца во время полных солнечных затмений, а также установил закон убывания света обратно пропорционально квадрату расстояния от источника („Дополнение к Витело“, 1604 г.). Кеплеру принадлежат и другие важные научные результаты в астрономии, оптике и математике.

Вся жизнь Кеплера была посвящена развитию гелиоцентрической системы Коперника, и его три закона, заменившие равномерные круговые движения планет на неравномерные эллиптические, явились важнейшим аргументом в пользу этой системы. Работы Кеплера, а позже и Галилея, с такой очевидностью подтвердили учение Коперника, что со второй половины 17 в. большинство астрономов признали его истинность. Но все факты и законы новой астрономии находились в резком противоречии с геоцентризмом христианской церкви, а потому подвергались с ее стороны беспощадным нападкам. Церковь еще долго продолжала бороться с новыми взглядами на Вселенную (впрочем, как и с другими естественнонаучными взглядами, подрывавшими религиозную догматику), но эта борьба оказалась тщетной. Науку уже нельзя было остановить ни запретами, ни репрессиями, ни угрозами божьей кары и церковными проклятиями.

Три закона Кеплера

1) каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце (эллипс, или плоская овальная кривая 2-го порядка – множество точек М, сумма расстояний которых от двух данных точек F1 и F2 – фокусов эллипса – постоянна и равна длине большой оси эллипса: r1+r2=2a, где r,r2 - расстояния до точки М соответственно от первого и второго фокусов, а- большая полуось, см. рис.; в прямоугольной системе координат уравнение эллипса имеет вид: x /а + y /b =1, b2=a2-c2, где b – малая полуось, с – модуль абсциссы фокусов F1 , F2; очевидно, что АА=2а, ВВ=2Ь, F1F2=2c; при а=Ь фокусы совпадают, с=0, и эллипс превращается в окружность; форма или "вытянутость“ эллипса определяется его эксцентриситетом e – отношением расстояния между фокусами к длине большой оси: е=2с/2а=с/а<1, для окружности e=0; на эллипсе, как орбите небесного тела обращающегося вокруг Солнца, ближайшая к Солнцу точка орбиты этого тела называется перигелием – от греч. peri вокруг, около, возле + helios солнце, а наиболее удаленная точка – афелием – от греч. apo вдали + helios; для Земли, например, расстояние от центра планеты до центра Солнца в перигелии приблизительно равно 147,1 млн. км, в афелии ~ 152,1 млн. км, а среднее (147,1+152,1)/2~149,6 млн. км = 1 а.е.; степень вытянутости орбит у разных планет Солнечной системы различна и для Земли, например, составляет e=(152,1-147,1)/(152,1+147,1) ~0,017, т.е очень мала – орбита Земли мало отличается от окружности; для Марса е= 0,093 при среднем расстоянии до Солнца 1,524 а.е.«228 млн.км, а самая вытянутая орбита у Меркурия – е= 0,206 при среднем расстоянии планеты до звезды 0,387 а.е.«57,9 млн. км);

2) каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем площадь секторов орбиты, описанная радиус-вектором планеты, изменяется пропорционально времени, т.е. S/S2=T/T2, где S1,S2 – площади двух различных секторов, а T1,T2 – времена прохождения планетой орбиты по соответствующим секторам (см. рис.). При T=T2 будет и S1 =S2, а так как при равных площадях секторов в эллипсе путь, пройденный планетой в секторе с большим радиусом – планета дальше от Солнца – будет меньше, то, следовательно, по мере приближения планеты к Солнцу, когда радиус-вектор уменьшается, она будет проходить в одно и то же время по своей

орбите больший путь, т.е. скорость движения планеты по орбите не остается постоянной, как при равномерном движении, а увеличивается – планета движется с положительным ускорением. Соответственно, при удалении планеты от Солнца ее орбитальная скорость уменьшается – планета движется с отрицательным ускорением, или замедляет свой ход. Например, для Марса орбитальная скорость в перигелии равна 26,5 км/с, а в афелии – 22 км/с при средней скорости 24,1 км/с, а для Земли средняя скорость равна 29,8 км/с и изменяется незначительно из-за малого эксцентриситета ее орбиты. У некоторых комет, обращающихся вокруг Солнца орбита настолько вытянута, что вблизи перигелия их скорость доходит до 500 км/с, а в афелии падает до 1 см/с;