I. Kepler sa celý život snažil dokázať, že naša slnečná sústava je akýmsi mystickým umením. Spočiatku sa snažil dokázať, že štruktúra systému je podobná pravidelným mnohostenom zo starogréckej geometrie. V čase Keplera bolo známe, že existovalo šesť planét. Verilo sa, že sú umiestnené v krištáľových guľách. Podľa vedca boli tieto gule umiestnené tak, že medzi susedné gule presne zapadali mnohosteny správneho tvaru. Medzi Jupiterom a Saturnom je vo vonkajšom prostredí vpísaná kocka, do ktorej je vpísaná guľa. Medzi Marsom a Jupiterom je štvorsten atď. Po mnohých rokoch pozorovania nebeských objektov sa objavili Keplerove zákony a on vyvrátil jeho teóriu mnohostenov.
Zákony
Geocentrický ptolemaiovský systém sveta bol nahradený systémom heliocentrickéhotyp vytvorený Kopernikom. Ešte neskôr Kepler objavil zákony pohybu planét okolo Slnka.
Po mnohých rokoch pozorovania planét sa objavili tri Keplerove zákony. Zvážte ich v článku.
First
Podľa prvého Keplerovho zákona sa všetky planéty v našom systéme pohybujú po uzavretej krivke nazývanej elipsa. Naše svietidlo sa nachádza v jednom z ohniskov elipsy. Sú dva: sú to dva body vo vnútri krivky, pričom súčet vzdialeností, z ktorých do ktoréhokoľvek bodu elipsy je konštantný. Po dlhých pozorovaniach sa vedcom podarilo odhaliť, že obežné dráhy všetkých planét v našej sústave sa nachádzajú takmer v rovnakej rovine. Niektoré nebeské telesá sa pohybujú po eliptických dráhach blízko kruhu. A len Pluto a Mars sa pohybujú po predĺžených dráhach. Na základe toho sa prvý Keplerov zákon nazval zákon elipsy.
Druhý zákon
Štúdium pohybu telies umožňuje vedcom zistiť, že rýchlosť planéty je väčšia v období, keď je bližšie k Slnku, a nižšia, keď je v maximálnej vzdialenosti od Slnka (to sú body perihélia a afélia).
Druhý Keplerov zákon hovorí nasledovné: každá planéta sa pohybuje v rovine prechádzajúcej stredom našej hviezdy. Zároveň vektor polomeru spájajúci Slnko a skúmanú planétu opisuje rovnaké oblasti.
Je teda jasné, že telesá sa pohybujú okolo žltého trpaslíka nerovnomerne a majú maximálnu rýchlosť v perihéliu a minimálnu rýchlosť v aféliu. V praxi to možno vidieť z pohybu Zeme. Každoročne začiatkom januáranaša planéta sa pri prechode perihéliom pohybuje rýchlejšie. Z tohto dôvodu je pohyb Slnka pozdĺž ekliptiky rýchlejší ako v iných obdobiach roka. Začiatkom júla sa Zem pohybuje cez afélium, čo spôsobuje, že sa Slnko pohybuje pozdĺž ekliptiky pomalšie.
Tretí zákon
Podľa tretieho Keplerovho zákona existuje súvislosť medzi periódou rotácie planét okolo hviezdy a jej priemernou vzdialenosťou od nej. Vedec aplikoval tento zákon na všetky planéty našej sústavy.
Vysvetlenie zákonov
Keplerove zákony bolo možné vysvetliť až po Newtonovom objave gravitačného zákona. Podľa nej sa fyzikálne objekty zúčastňujú gravitačnej interakcie. Má univerzálnu univerzálnosť, ktorá ovplyvňuje všetky objekty materiálneho typu a fyzikálnych polí. Podľa Newtona dve stacionárne telesá navzájom pôsobia silou úmernou súčinu ich hmotnosti a nepriamo úmernou druhej mocnine medzier medzi nimi.
Rozhorčené hnutie
Pohyb telies našej slnečnej sústavy je riadený gravitačnou silou žltého trpaslíka. Ak by boli telesá priťahované iba silou Slnka, potom by sa planéty pohybovali okolo neho presne podľa zákonov Keplerovho pohybu. Tento typ pohybu sa nazýva unperturbed alebo Keplerian.
V skutočnosti sú všetky objekty nášho systému priťahované nielen naším svietidlom, ale aj navzájom. Preto sa žiadne z telies nemôže pohybovať presne po elipse, hyperbole alebo kružnici. Ak sa teleso pri pohybe odchyľuje od Keplerovych zákonov, tak totosa nazýva perturbácia a samotný pohyb sa nazýva perturbovaný. To je to, čo sa považuje za skutočné.
Obehy nebeských telies nie sú pevné elipsy. Počas priťahovania inými telesami sa elipsa dráhy mení.
Príspevok I. Newtona
Isaac Newton dokázal z Keplerovych zákonov pohybu planét odvodiť zákon univerzálnej gravitácie. Newton použil univerzálnu gravitáciu na riešenie kozmicko-mechanických problémov.
Po Izákovi bol pokrokom v oblasti nebeskej mechaniky rozvoj matematickej vedy používanej na riešenie rovníc vyjadrujúcich Newtonove zákony. Tomuto vedcovi sa podarilo zistiť, že gravitáciu planéty určuje vzdialenosť od nej a hmotnosť, ale také ukazovatele ako teplota a zloženie nemajú žiadny vplyv.
Vo svojej vedeckej práci Newton ukázal, že tretí Keplerov zákon nie je úplne presný. Ukázal, že pri výpočte je dôležité brať do úvahy hmotnosť planéty, keďže pohyb a hmotnosť planét spolu súvisia. Táto harmonická kombinácia ukazuje vzťah medzi Keplerovskými zákonmi a Newtonovým gravitačným zákonom.
Astrodynamika
Uplatnenie Newtonových a Keplerovych zákonov sa stalo základom pre vznik astrodynamiky. Toto je odvetvie nebeskej mechaniky, ktoré študuje pohyb umelo vytvorených kozmických telies, konkrétne: satelitov, medziplanetárnych staníc, rôznych lodí.
Astrodynamika sa zaoberá výpočtami obežných dráh kozmických lodí a tiež určuje, aké parametre sa majú spustiť, na ktorú obežnú dráhu sa má spustiť, aké manévre je potrebné vykonať,plánovanie gravitačného účinku na lode. A to zďaleka nie sú všetky praktické úlohy, ktoré sa kladú pred astrodynamiku. Všetky získané výsledky sa používajú v širokej škále vesmírnych misií.
Astrodynamika úzko súvisí s nebeskou mechanikou, ktorá študuje pohyb prírodných kozmických telies pod vplyvom gravitácie.
Orbity
Pod obežnou dráhou pochopte trajektóriu bodu v danom priestore. V nebeskej mechanike sa bežne verí, že trajektória telesa v gravitačnom poli iného telesa má oveľa väčšiu hmotnosť. V pravouhlom súradnicovom systéme môže byť trajektória vo forme kužeľosečky, t.j. byť reprezentované parabolou, elipsou, kružnicou, hyperbolou. V tomto prípade sa zameranie bude zhodovať so stredom systému.
Po dlhú dobu sa verilo, že obežné dráhy by mali byť okrúhle. Vedci sa pomerne dlho pokúšali vybrať presne kruhovú verziu pohybu, no nepodarilo sa im to. A len Kepler dokázal vysvetliť, že planéty sa nepohybujú po kruhovej dráhe, ale po predĺženej. To umožnilo objaviť tri zákony, ktoré by mohli opísať pohyb nebeských telies na obežnej dráhe. Kepler objavil tieto prvky obežnej dráhy: tvar obežnej dráhy, jej sklon, polohu roviny obežnej dráhy telesa v priestore, veľkosť obežnej dráhy a načasovanie. Všetky tieto prvky definujú obežnú dráhu bez ohľadu na jej tvar. Vo výpočtoch môže byť hlavnou súradnicovou rovinou rovina ekliptiky, galaxie, planetárneho rovníka atď.
Dokazujú to viaceré štúdiegeometrický tvar obežnej dráhy môže byť eliptický a zaoblený. Existuje rozdelenie na uzavreté a otvorené. Podľa uhla sklonu dráhy k rovine zemského rovníka môžu byť dráhy polárne, naklonené a rovníkové.
Podľa periódy otáčania okolo tela môžu byť obežné dráhy synchrónne alebo synchrónne so slnkom, synchrónne-denné, kvázi-synchrónne.
Ako povedal Kepler, všetky telesá majú určitú rýchlosť pohybu, t.j. orbitálnej rýchlosti. Môže byť konštantná počas celého krvného obehu okolo tela alebo sa môže meniť.
