Johannes Kepler 1571-1630, geniálny astronóm, objaviteľ dôležitých zákonov astrofyziky

Celý život tohto vynikajúceho astronóma, skvelého hvezdára a z donútenia okolnosťami aj astrológa, ktorý sa narodil pred 450 rokmi, mal priam dokonalú románovú dramaturgiu. Čas, v ktorom sa narodil bol veľmi nepokojný a ozbrojené konflikty zúrili takmer vo všetkých kútoch Európy. Religiózne spory a potláčanie náboženskej slobody so všetkými sprievodnými negatívnymi javmi ako nenávisť k inovercom, prenasledovanie kacírov a siekt, strašné epidémie, teror nespočetných lúpežných bánd, chronický nedostatok peňazí a iné deprimujúce okolnosti ovplyvňovali jeho život.

Na svet prišiel predčasne – narodil sa o dva mesiaca predčasne. Keď mal dva roky, tak sa jeho otec stal žoldnierom v španielskej armáde a jeho matka odišla za ním do Španielska. Malého Johanna museli vychovávať starí rodičia. Krátko po odchode matky ochorel na kiahne a prežil ich len s veľkým šťastím.

Následky mu ale ostali na celý život, lebo odvtedy trpel na očný zákal. Keď dorástol, tak začal študovať teológiu v Tübingene. Bol veľmi šťastný, že sa mu to podarilo, lebo učitelia ho nepokladali za nadaného. Už skoro mu ale učarovala matematika a astronómia a veľmi ho priťahoval  nový kozmický systém Kopernika, ktorý však bol čoraz viac napádaný.

Veľmi rýchlo si nadobudol obsiahle vedomosti z astronómie a udivoval nimi každého, kto ho poznal. Už veľmi skoro sa dostal do písomného kontaktu s Galileim i s Tychom de Brahe, ktorý presadil, že Kepler mohol prísť za ním do Prahy na dvor Rudolfa II. Tycho ale už v roku 1601 zomrel a zanechal Keplerovi všetky svoje drahocenné astronomické pozorovania a výpočty.

Pražské roky Keplera, ktorý sa po Tychovi stal cisárovým dvorným astronómom, boli najšťastnejším obdobím jeho života.

Po smrti cisára Rudolfa v roku 1611 ho povolali na univerzitu do Linzu.

Jeho život bol veľmi komplikovaný a mal dlhodobo veľké finančné problémy. Bol totiž dvakrát ženatý a mal dvanásť detí. Jeho zamestnávateľ cisár Rudolf sám trpel nedostatkom peňazí a vyplácal ho vždy oneskorene a nie vždy dostal aj dohodnutú mesačnú sumu.

Ďalším veľkým problémom Keplera bola jeho matka, ktorú vyhlásili za bosorku a musel vynaložiť celý svoj vplyv a vydať veľkú časť majetku, aby ju zachránil pred osúdením na smrť upálením. Od toho času sa jeho zdravotný stav zhoršil a veľmi utrpeli aj jeho financie. Hoci bol chorľavý po celý život, tak odrazu prišlo k rapídnemu zhoršeniu jeho zdravia a krátko po príchode do Regensburgu skonal v dome cudzieho človeka.

Keplerove zásluhy o astronómiu sú naozaj grandiózne.

Veľmi rýchlo objavil, že hypotéza Kopernika (heliocentrická sústava) sa len nepatrne odkláňala od jej antickej predlohy. V podstate bola len trochu inou cestou vysvetlenia istých pozorovaných faktov periodických fenoménov našej slnečnej sústavy. Práve táto cesta sa mu páčila, lebo bola jednoduchšia jasnejšia a lepšie zrozumiteľnejšia ako umelo pôsobiaca Ptolemaiova epicyklická sústava.

Ale na začiatku svojej cesty za astronomickým poznaním a pri skúmaní už známych astronomických faktov dlho tápal vo svojich polomystických predstavách o kozme, a tak pokladal kruhové obežné dráhy nebeských telies za niečo, čo je už principiálne dané.

Napriek tomu už skoro dostal najgeniálnejšiu myšlienku svojho vedeckého života.

Žiaľ, nesledoval a nerozvíjal ju konzekventne ďalej a po čase sa s ňou prestal zaoberať. Predpokladal, že Slnko v strede sústavy by mohlo disponovať silou, ktorou pôsobí na planéty a priťahuje ich. Ďalej  uvažoval tiež úplne správne, že taká sila by mala s rastúcou vzdialenosťou slabnúť.

To bolo naozaj geniálne – veď to bola podstatná časť toho, čo raz malo navždy presláviť Izáka Newtona, ktorý ale na svoj gravitačný zákon prišiel úplne sám, nezávisle od Keplerových ideí.

Kepler použil svoju skvelú hypotézu len na to, aby lepšie mohol vysvetliť nerovnomernú rýchlosť pohybu Zeme okolo Slnka. Nakoľko podľa neho Slnko nestálo presne v strede sústavy, ale mierne excentricky, tak sa Zem pri svojich obehoch dostávala do rôznych vzdialeností od neho. Vo väčších vzdialenostiach priťahovalo Zem slabšie, čím bola ale k nemu bližšie, tým silnejšie bola priťahovaná. A meniaca sa sila Slnka spôsobovala aj zmeny rýchlosti Zeme. Bližšie pri Slnku išla Zem rýchlejšie, ďalej od neho pomalšie.

Ako len blízko bol Kepler so svojimi skvelými úvahami k objavu nesmierne významného astrofyzikálneho zákona. Ale posledný malý krôčik k nemu už neurobil!

Napriek tomu objavil tri mimoriadne dôležité zákony, ktoré mu navždy zaručili nehynúcu slávu – aj keď o slávu nikdy nestál. Skromnosť bola tiež jednou z jeho vlastností.

Prvý Keplerov zákon:

Všetky planéty sa okolo Slnka pohybujú vždy len po eliptických dráhach

Ako sa pritom správaju to je obsahom druhého zákona.

Druhý Keplerov zákon:

Rádiový vektor – čo je spojnica medzi Slnkom a planétou – opíše za rovnaký čas vždy rovnaké plochy

Treba sa ale zmieniť aj o tom, že pri objavení eliptických dráh planét pomohlo Keplerovi aj šťastie a či náhoda. Tycho de Brahe ho v Prahe poveril práve pozorovaním dráhy Marsu, ktorého dráha – pdobne ako aj dráha Merkúru – sa najviac odlišuje od kruhu.

Na základe početných záznamov rôznych  pozícií planéty Mars na jej obežnej dráhe dostal Kepler napokon tvar elipsy. Kepler dosiahol svojimi prácami doslova revolučný prevrat v kozmickom svetonázore.

Ich výsledok dal za pravdu Kopernikovi a tým Kepler povalil Ptolemaiovu autoritu a jeho  kozmický svetonázor prestal platiť po takmer poldruha tisícročí.

Nová metóda opisu dráh planét umožnila oveľa exaktnejšie vypočítať pozíciu každej planéty v každom čase minulom i budúcom. To umožnilo zostaviť presné tabuľky dráh planét. Kepler ich zhotovil a pojmenoval ich na počesť svojho cisárskeho žičlivca Rudolfskými astronomickými tabuľkami.

Ku svojmu vlastnému, dlho utajovanému cieľu, objaviť harmonické vzťahy čísel vo svete planét sa dlho nemohol priblížiť. Až keď konečne mal k dispozícii svoje dva zákony, objavil konečne aj to, čo tak dlho hľadal.

Po časove veľmi zdĺhavých matematických analýzach stanovil napokon aj svoj tretí zákon, nemenej dôležitý a preslávený ako prvé dva.

Tretí Keplerov zákon: 

Druhé mocniny obehových časov dvoch ľubovoľných planét sú v takom istom číselnom vzťahu ako tretie mocniny ich vzdialeností od Slnka

Geniálny Kepler objavil svojím tretím zákonom prekrásny a dokonale vznešený astronomicko-matematický vzťah a zároveň dosiahol cieľ svojej vrúcnej vedeckej túžby:

Planéty sa totiž nepohybovali po hocijakých dráhach a neobiehali okolo Slnka v ľubovoľných časových intervaloch, ale úplne podliehali kozmickému a absolútne harmonickému poriadku, ktorý bolo možné vyjadriť na základe matematických zákonitostí.

To však ešte nebolo všetko, čo Kepler dokázal.

Tomuto neobyčajne pozornému a dôkladnému bádateľovi kozmických zákonov neušla ani ďalšia skrytá a veľmi pozoruhodná zákonitosť našej slnečnej sústavy:

Keď porovnával teraz už presne známe vzdialenosti planét od Slnka (dovtedy neznáme a vyjadrované len odhadom), tak si nemohol nevšimnúť, že medzi Jupiterom a Marsom sa jednoznačne nachádza „diera“ a že tam chýba jedna planéta.

Oveľa neskôr sa to naozaj potvrdilo, ale až s modernými teleskopmi. Presne v tej vzdialenosti, ktorú vypočítal tento skvelý astronóm, boli objavené celé roje rôzne veľkých asteroidov, ktoré sú veľmi pravdepodobne zvyškami planéty, s ktorou kolidoval nejaký veľký kozmický objekt, ktorý prišiel z hĺbok kozmu.