أنا. قضى كبلر حياته كلها في محاولة لإثبات أن نظامنا الشمسي هو نوع من الفن الغامض. في البداية ، حاول إثبات أن هيكل النظام مشابه لمتعدد الوجوه المنتظم من الهندسة اليونانية القديمة. في زمن كبلر ، كان من المعروف وجود ستة كواكب. كان يعتقد أنه تم وضعها في كريات بلورية. وفقًا للعالم ، تم تحديد موقع هذه المجالات بطريقة تناسب الأشكال المتعددة السطوح بالشكل الصحيح تمامًا بين المجالات المجاورة. بين كوكب المشتري وزحل يوجد مكعب منقوش في البيئة الخارجية حيث تم نقش الكرة. بين المريخ والمشتري هو رباعي الوجوه ، وهلم جرا. بعد سنوات عديدة من مراقبة الأجرام السماوية ، ظهرت قوانين كبلر ودحض نظريته في المجسمات المتعددة السطوح.
قوانين
تم استبدال النظام البطلمي المتمركز حول الأرض بنظام مركزية الشمسالنوع الذي أنشأه كوبرنيكوس. في وقت لاحق ، اكتشف كبلر قوانين حركة الكواكب حول الشمس.
بعد سنوات عديدة من مراقبة الكواكب ، ظهرت قوانين كبلر الثلاثة. اعتبرهم في المقال
الأول
وفقًا لقانون كبلر الأول ، تتحرك جميع الكواكب في نظامنا على طول منحنى مغلق يسمى القطع الناقص. يقع النجم الخاص بنا في إحدى بؤر القطع الناقص. يوجد اثنان منهم: هاتان نقطتان داخل المنحنى ، ومجموع المسافات التي من خلالها إلى أي نقطة من القطع الناقص ثابت. بعد ملاحظات مطولة ، تمكن العالم من الكشف عن أن مدارات جميع الكواكب في نظامنا تقع تقريبًا في نفس المستوى. تتحرك بعض الأجرام السماوية في مدارات إهليلجية قريبة من دائرة. وفقط بلوتو والمريخ يتحركان في مدارات أكثر استطالة. بناءً على ذلك ، كان أول قانون لكبلر يسمى قانون القطع.
القانون الثاني
تسمح دراسة حركة الأجسام للعالم بإثبات أن سرعة الكوكب تكون أكبر خلال الفترة التي يكون فيها أقرب إلى الشمس ، وأقل عندما يكون في أقصى مسافة له من الشمس (هذه هي نقطة الحضيض والأوج).
ينص قانون كبلر الثاني على ما يلي: يتحرك كل كوكب في طائرة تمر عبر مركز نجمنا. في الوقت نفسه ، يصف متجه نصف القطر الذي يربط بين الشمس والكوكب قيد الدراسة مناطق متساوية.
وهكذا ، يتضح أن الأجسام تتحرك حول القزم الأصفر بشكل غير متساو ، ولها سرعة قصوى عند الحضيض ، وسرعة دنيا عند الأوج. في الممارسة العملية ، يمكن رؤية ذلك من خلال حركة الأرض. سنويا في بداية شهر ينايركوكبنا ، أثناء المرور عبر الحضيض ، يتحرك بشكل أسرع. وبسبب هذا ، فإن حركة الشمس على طول مسير الشمس تكون أسرع مما كانت عليه في أوقات أخرى من العام. في أوائل شهر يوليو ، تتحرك الأرض من خلال الأوج ، مما يتسبب في تحرك الشمس بشكل أبطأ على طول مسير الشمس.
القانون الثالث
وفقًا لقانون كبلر الثالث ، يتم إنشاء علاقة بين فترة ثورة الكواكب حول النجم ومتوسط المسافة منه. طبق العالم هذا القانون على جميع كواكب نظامنا.
شرح القوانين
لا يمكن تفسير قوانين كبلر إلا بعد اكتشاف نيوتن لقانون الجاذبية. وفقًا لذلك ، تشارك الأجسام المادية في تفاعل الجاذبية. لها عالمية عالمية ، والتي تؤثر على جميع الأشياء من نوع المادة والحقول المادية. وفقًا لنيوتن ، جسمان ثابتان يعملان بشكل متبادل مع بعضهما البعض بقوة تتناسب مع ناتج وزنهما وتتناسب عكسياً مع مربع الفجوات بينهما.
حركة غاضبة
يتم التحكم في حركة أجسام نظامنا الشمسي بواسطة قوة جاذبية القزم الأصفر. إذا كانت الأجسام تنجذب بقوة الشمس فقط ، فإن الكواكب ستتحرك حولها تمامًا وفقًا لقوانين حركة كبلر. هذا النوع من الحركة يسمى غير منزعج أو Keplerian.
في الواقع ، كل كائنات نظامنا لا تنجذب فقط من قبل النجم الخاص بنا ، ولكن أيضًا من قبل بعضها البعض. لذلك ، لا يمكن لأي جسم أن يتحرك بالضبط على طول القطع الناقص أو القطع الزائد أو الدائرة. إذا انحرف الجسم عن قوانين كبلر أثناء الحركة ، فهذا إذنيسمى الاضطراب ، والحركة نفسها تسمى مضطربة. هذا ما يعتبر حقيقي.
مدارات الأجرام السماوية ليست علامات حذف ثابتة. أثناء جذب الأجسام الأخرى ، يتغير شكل القطع الناقص
مساهمة أنا نيوتن
استطاع إسحاق نيوتن أن يستنتج من قوانين كبلر لحركة الكواكب قانون الجاذبية الكونية. استخدم نيوتن الجاذبية الكونية لحل المشكلات الكونية الميكانيكية.
بعد إسحاق ، كان التقدم في مجال الميكانيكا السماوية هو تطوير العلوم الرياضية المستخدمة لحل المعادلات التي تعبر عن قوانين نيوتن. تمكن هذا العالم من إثبات أن جاذبية الكوكب تتحدد بالمسافة والكتلة ، لكن مؤشرات مثل درجة الحرارة والتكوين ليس لها أي تأثير.
أظهر نيوتن في عمله العلمي أن قانون كبلر الثالث ليس دقيقًا تمامًا. أظهر أنه عند الحساب من المهم مراعاة كتلة الكوكب ، لأن حركة ووزن الكواكب مرتبطان. يوضح هذا المزيج التوافقي العلاقة بين قوانين كبلر وقانون نيوتن للجاذبية.
الديناميكا الفلكية
أصبح تطبيق قوانين نيوتن وكبلر أساس ظهور الديناميكا الفلكية. هذا فرع من فروع الميكانيكا السماوية يدرس حركة الأجرام الكونية المصطنعة ، وهي: الأقمار الصناعية ، والمحطات بين الكواكب ، والسفن المختلفة.
تشارك الديناميكا الفلكية في حسابات مدارات المركبات الفضائية ، وتحدد أيضًا المعلمات التي يجب إطلاقها ، والمدار الذي سيتم إطلاقه ، وما هي المناورات التي يجب القيام بها ،تخطيط تأثير الجاذبية على السفن. وهذه ليست بأي حال من الأحوال جميع المهام العملية التي توضع قبل الديناميكا الفلكية. يتم استخدام جميع النتائج التي تم الحصول عليها في مجموعة متنوعة من المهام الفضائية.
ترتبط الديناميكا الفلكية ارتباطًا وثيقًا بالميكانيكا السماوية ، التي تدرس حركة الأجسام الكونية الطبيعية تحت تأثير الجاذبية.
مدارات
تحت المدار ، فهم مسار نقطة في فضاء معين. في الميكانيكا السماوية ، يُعتقد عمومًا أن مسار جسم في مجال الجاذبية لجسم آخر له كتلة أكبر بكثير. في نظام الإحداثيات المستطيل ، قد يكون المسار على شكل مقطع مخروطي ، أي يتم تمثيله بواسطة القطع المكافئ ، القطع الناقص ، الدائرة ، القطع الزائد. في هذه الحالة ، سيتزامن التركيز مع مركز النظام.
لفترة طويلة كان يعتقد أن المدارات يجب أن تكون مستديرة. لفترة طويلة ، حاول العلماء اختيار النسخة الدائرية للحركة بالضبط ، لكنهم لم ينجحوا. وفقط كبلر كان قادرًا على توضيح أن الكواكب لا تتحرك في مدار دائري ، بل في مدار مستطيل. أتاح ذلك اكتشاف ثلاثة قوانين يمكن أن تصف حركة الأجرام السماوية في المدار. اكتشف كبلر العناصر التالية للمدار: شكل المدار ، وميله ، وموضع مستوى مدار الجسم في الفضاء ، وحجم المدار ، والتوقيت. كل هذه العناصر تحدد المدار ، بغض النظر عن شكله. في الحسابات ، يمكن أن يكون مستوى الإحداثيات الرئيسي هو مستوى مسير الشمس ، المجرة ، خط الاستواء الكوكبي ، إلخ.
تظهر دراسات متعددة ذلكيمكن أن يكون الشكل الهندسي للمدار بيضاوي الشكل ومستديرًا. هناك تقسيم إلى مغلق ومفتوح. وفقًا لزاوية ميل المدار إلى مستوى خط استواء الأرض ، يمكن أن تكون المدارات قطبية ومائلة واستوائية.
وفقًا لفترة الثورة حول الجسم ، يمكن أن تكون المدارات متزامنة أو متزامنة مع الشمس ، متزامنة نهارية ، شبه متزامنة.
كما قال كيبلر ، كل الأجسام لها سرعة معينة في الحركة ، أي السرعة المدارية. يمكن أن يكون ثابتًا في جميع أنحاء الدورة الدموية حول الجسم أو يتغير.
