การศึกษาหาระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์บนวงโคจรวงรี ณ เวลาใดเวลาหนึ่งเปรียบเทียบกับวิธีการศึกษาของเคปเลอร์

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

คุณัญญา สว่างโสดา, พงศพล เขยนอก, บุณยกร ทองระอา

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

สมเกียรติ พาบุ, ทิพรัตน์ แสงฤทธิ์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษาน้อมเกล้า นครราชสีมา

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2562

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

โจฮานเนส เคปเลอร์ (Johannes Kepler) นักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมัน ได้ทำการวิเคราะห์ข้อมูลตำแหน่งของดาวเคราะห์ ซึ่งได้มาจากการตรวจวัดอย่างละเอียดโดย ไทโค บราเฮ (Tycho Brahe) นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก ผู้มีชื่อเสียงในยุคนั้น แล้วทำการทดลองด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เคปเลอร์พบว่า ผลของการคำนวณซึ่งถือเอาวงโคจรเป็นรูปวงกลมไม่สอดคล้องกับข้อมูลที่ได้จากการสังเกตการณ์ แต่สอดคล้องกับการคำนวณซึ่งถือเอาวงโคจรเป็นรูปวงรี จึงได้ประกาศกฎ 3 ข้อเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ว่า กฎของเคปเลอร์ (Kepler’s laws) โดยมีสาระสำคัญได้แก่ ข้อที่ 1 วงโคจรของดาวเคราะห์ทุกดวงเป็นวงรี โดยมีดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลางจุดหนึ่ง วงรีเกิดจากการมีจุดศูนย์กลาง 2 จุด ข้อที่ 2 เส้นตรงที่เชื่อมระหว่างดาวเคราะห์กับดวงอาทิตย์ กวาดพื้นที่เท่า ๆ กันในระยะเวลาเท่ากัน และข้อที่ 3 กำลังสองของคาบการโคจรของดาวเคราะห์เป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสามของกึ่งแกนเอกของวงโคจร ซึ่งต่อมาเซอร์ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton) สามารถสรุปกฎด้วยกฎการเคลื่อนที่ และ กฎความโน้มถ่วงสากล โดยใช้แคลคูลัส สำหรับการศึกษาหาระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์นั้นได้มีการศึกษาไว้แล้วแต่เป็นเรื่องที่ยากต่อความเข้าใจ ทางคณะผู้วิจัยจึงมีความสนใจที่จะศึกษาหาระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์ ณ เวลาต่างๆ โดยอาศัยความรู้เรื่องการหาพื้นที่ใต้ส่วนโค้ง ทั้งในระบบพิกัดคาร์ทีเซียน และระบบพิกัดเชิงขั้วแล้วมาเปรียบเทียบกับวิธีการศึกษาของเคปเลอร์ต่อไป