I. Kepler brukte hele livet på å prøve å bevise at solsystemet vårt er en slags mystisk kunst. Til å begynne med prøvde han å bevise at strukturen til systemet ligner på vanlige polyedre fra gammel gresk geometri. På Keplers tid var seks planeter kjent for å eksistere. Det ble antatt at de ble plassert i krystallkuler. Ifølge forskeren var disse kulene plassert på en slik måte at polyeder med riktig form passet nøyaktig mellom nabokulene. Mellom Jupiter og Saturn er det en kube innskrevet i det ytre miljøet der sfæren er innskrevet. Mellom Mars og Jupiter er et tetraeder, og så videre. Etter mange år med observasjon av himmellegemer dukket Keplers lover opp, og han tilbakeviste teorien om polyeder.
lover
Det geosentriske ptolemaiske systemet i verden ble erstattet av systemet til det heliosentrisketype laget av Copernicus. Enda senere oppdaget Kepler bevegelseslovene til planetene rundt solen.
Etter mange år med observasjoner av planetene dukket Keplers tre lover opp. Vurder dem i artikkelen.
Første
I henhold til Keplers første lov beveger alle planetene i systemet vårt seg langs en lukket kurve som kalles en ellipse. Armaturet vårt er plassert i en av ellipsens brennpunkter. Det er to av dem: disse er to punkter inne i kurven, summen av avstandene fra hvilket som helst punkt på ellipsen er konstant. Etter lange observasjoner kunne forskeren avsløre at banene til alle planetene i systemet vårt befinner seg nesten i samme plan. Noen himmellegemer beveger seg i elliptiske baner nær en sirkel. Og bare Pluto og Mars beveger seg i mer langstrakte baner. Basert på dette ble Keplers første lov k alt ellipseloven.
Second Law
Å studere kroppens bevegelser gjør det mulig for forskeren å fastslå at planetens hastighet er høyere i perioden når den er nærmere solen, og mindre når den er i maksimal avstand fra solen (disse er punkter med perihelion og aphelion).
Keplers andre lov sier følgende: hver planet beveger seg i et plan som går gjennom midten av stjernen vår. Samtidig beskriver radiusvektoren som forbinder solen og planeten som studeres like områder.
Dermed er det tydelig at kroppene beveger seg ujevnt rundt den gule dvergen, og har en maksimal hastighet ved perihelium, og en minimumshastighet ved aphelion. I praksis kan dette sees fra jordens bevegelse. Årlig i begynnelsen av januarplaneten vår, under passasjen gjennom perihelium, beveger seg raskere. På grunn av dette er solens bevegelse langs ekliptikken raskere enn på andre tider av året. I begynnelsen av juli beveger jorden seg gjennom aphelion, noe som får solen til å bevege seg saktere langs ekliptikken.
tredje lov
I henhold til Keplers tredje lov etableres det en sammenheng mellom revolusjonsperioden til planetene rundt stjernen og dens gjennomsnittlige avstand fra den. Vitenskapsmannen brukte denne loven på alle planetene i systemet vårt.
Forklaring av lover
Keplers lover kunne bare forklares etter Newtons oppdagelse av tyngdeloven. I følge den deltar fysiske objekter i gravitasjonsinteraksjon. Den har universell universalitet, som påvirker alle objekter av materiell type og fysiske felt. I følge Newton virker to stasjonære legemer gjensidig med hverandre med en kraft proporsjonal med produktet av vekten deres og omvendt proporsjonal med kvadratet av gapene mellom dem.
Indignert bevegelse
Bevegelsen av kroppene til solsystemet vårt styres av tyngdekraften til den gule dvergen. Hvis kropper bare ble tiltrukket av solens kraft, ville planetene beveget seg rundt den nøyaktig i henhold til Keplers bevegelseslover. Denne typen bevegelse kalles unperturbed eller Keplerian.
Faktisk tiltrekkes alle objekter i systemet vårt ikke bare av lyset vårt, men også av hverandre. Derfor kan ingen av kroppene bevege seg nøyaktig langs en ellipse, en hyperbel eller en sirkel. Hvis en kropp avviker fra Keplers lover under bevegelse, så er dettekalles forstyrrelse, og selve bevegelsen kalles forstyrret. Det er det som anses som ekte.
Baner til himmellegemer er ikke faste ellipser. Under tiltrekning av andre kropper endres baneellipsen.
Bidrag fra I. Newton
Isaac Newton var i stand til å utlede loven om universell gravitasjon fra Keplers lover for planetarisk bevegelse. Newton brukte universell gravitasjon for å løse kosmisk-mekaniske problemer.
Etter Isaac var fremskritt innen himmelmekanikk utviklingen av den matematiske vitenskapen som ble brukt til å løse ligningene som uttrykker Newtons lover. Denne forskeren var i stand til å fastslå at tyngdekraften til planeten bestemmes av avstanden til den og massen, men slike indikatorer som temperatur og sammensetning har ingen effekt.
I sitt vitenskapelige arbeid viste Newton at den tredje Kepler-loven ikke er helt nøyaktig. Han viste at ved beregning er det viktig å ta hensyn til planetens masse, siden bevegelsen og vekten til planetene er relatert. Denne harmoniske kombinasjonen viser forholdet mellom Keplerske lover og Newtons tyngdelov.
Astrodynamics
Anvendelsen av lovene til Newton og Kepler ble grunnlaget for fremveksten av astrodynamikk. Dette er en gren av himmelmekanikk som studerer bevegelsen til kunstig skapte kosmiske kropper, nemlig: satellitter, interplanetære stasjoner, forskjellige skip.
Astrodynamics er engasjert i beregninger av romfartøyets bane, og bestemmer også hvilke parametere som skal skytes ut, hvilken bane som skal skytes ut, hvilke manøvrer som må utføres,planlegge gravitasjonseffekten på skip. Og dette er slett ikke alle de praktiske oppgavene som settes foran astrodynamikk. Alle de oppnådde resultatene brukes i en lang rekke romoppdrag.
Astrodynamics er nært beslektet med himmelmekanikk, som studerer bevegelsen til naturlige kosmiske legemer under påvirkning av tyngdekraften.
Orbits
Under banen forstå banen til et punkt i et gitt rom. I himmelmekanikk er det vanlig å tro at banen til et legeme i gravitasjonsfeltet til et annet legeme har en mye større masse. I et rektangulært koordinatsystem kan banen være i form av et kjeglesnitt, dvs. representeres av en parabel, ellipse, sirkel, hyperbel. I dette tilfellet vil fokus falle sammen med midten av systemet.
Lange trodde man at baner skulle være runde. I ganske lang tid prøvde forskere å velge nøyaktig den sirkulære versjonen av bevegelsen, men de lyktes ikke. Og bare Kepler var i stand til å forklare at planetene ikke beveger seg i en sirkulær bane, men i en langstrakt. Dette gjorde det mulig å oppdage tre lover som kunne beskrive bevegelsen til himmellegemer i bane. Kepler oppdaget følgende elementer i banen: banens form, helningen, plasseringen av planet til kroppens bane i rommet, banens størrelse og tidspunktet. Alle disse elementene definerer en bane, uavhengig av formen. I beregninger kan hovedkoordinatplanet være planet til ekliptikken, galaksen, planetekvator osv.
Flere studier viser detden geometriske formen til banen kan være elliptisk og avrundet. Det er en inndeling i lukket og åpent. I henhold til helningsvinkelen til banen til planet til jordens ekvator, kan baner være polare, skråstilte og ekvatoriale.
I henhold til revolusjonsperioden rundt kroppen kan baner være synkrone eller solsynkrone, synkrone-daglige, kvasisynkrone.
Som Kepler sa, alle kropper har en viss bevegelseshastighet, dvs. banehastighet. Den kan være konstant gjennom hele sirkulasjonen rundt kroppen eller endre seg.
