I. کپلر تمام عمر خود را صرف تلاش کرد تا ثابت کند منظومه شمسی ما نوعی هنر عرفانی است. او در ابتدا سعی کرد ثابت کند که ساختار سیستم شبیه چندوجهی منظم از هندسه یونان باستان است. در زمان کپلر، شش سیاره شناخته شده بود. اعتقاد بر این بود که آنها در کره های کریستالی قرار می گیرند. به گفته این دانشمند، این کره ها به گونه ای قرار داشتند که چندوجهی های شکل صحیح دقیقاً بین کره های همسایه قرار می گیرند. بین مشتری و زحل یک مکعب در محیط بیرونی وجود دارد که کره در آن حک شده است. بین مریخ و مشتری یک چهار وجهی است و غیره. پس از سالها مشاهده اجرام آسمانی، قوانین کپلر ظاهر شد و او نظریه چندوجهی خود را رد کرد.
قوانین
سیستم ژئومرکزی بطلمیوسی جهان با منظومه هلیومرکزی جایگزین شد.نوع ایجاد شده توسط کوپرنیک. هنوز بعدها، کپلر قوانین حرکت سیارات به دور خورشید را کشف کرد.
پس از سالها رصد سیارات، سه قانون کپلر ظاهر شد. آنها را در مقاله در نظر بگیرید.
اولین
طبق قانون اول کپلر، تمام سیارات منظومه ما در امتداد یک منحنی بسته به نام بیضی حرکت می کنند. تابش ما در یکی از کانون های بیضی قرار دارد. دو مورد از آنها وجود دارد: اینها دو نقطه در داخل منحنی هستند که مجموع فواصل آنها تا هر نقطه از بیضی ثابت است. پس از مشاهدات طولانی، دانشمند توانست نشان دهد که مدار تمام سیارات منظومه ما تقریباً در یک صفحه قرار دارد. برخی از اجرام آسمانی در مدارهای بیضی شکل نزدیک به یک دایره حرکت می کنند. و فقط پلوتون و مریخ در مدارهای کشیده تر حرکت می کنند. بر این اساس اولین قانون کپلر قانون بیضی نامیده شد.
قانون دوم
مطالعه حرکت اجسام به دانشمند اجازه می دهد تا ثابت کند که سرعت سیاره در دوره ای که به خورشید نزدیکتر است بیشتر است و زمانی که در حداکثر فاصله خود از خورشید قرار دارد کمتر است (اینها عبارتند از نقاط حضیض و آفلیون).
قانون دوم کپلر چنین می گوید: هر سیاره در صفحه ای حرکت می کند که از مرکز ستاره ما می گذرد. در همان زمان، بردار شعاع متصل کننده خورشید و سیاره مورد مطالعه، مساحت های مساوی را توصیف می کند.
بنابراین، واضح است که اجسام به طور ناهموار در اطراف کوتوله زرد حرکت می کنند و دارای حداکثر سرعت در حضیض و حداقل سرعت در آفلیون هستند. در عمل، این را می توان از حرکت زمین مشاهده کرد. سالانه در ابتدای ژانویهسیاره ما، در حین عبور از حضیض، سریعتر حرکت می کند. به همین دلیل، حرکت خورشید در امتداد دایره البروج سریعتر از زمان های دیگر سال است. در اوایل ژوئیه، زمین از طریق aphelion حرکت می کند، که باعث می شود خورشید در امتداد دایره البروج آهسته تر حرکت کند.
قانون سوم
طبق قانون سوم کپلر، بین دوره چرخش سیارات به دور ستاره و میانگین فاصله آن از ستاره ارتباط برقرار می شود. دانشمند این قانون را در تمام سیارات منظومه ما اعمال کرد.
شرح قوانین
قوانین کپلر تنها پس از کشف قانون گرانش توسط نیوتن قابل توضیح است. بر اساس آن، اجرام فیزیکی در برهمکنش گرانشی شرکت می کنند. جهانی بودن جهانی دارد که بر همه اشیاء از نوع مادی و میدان های فیزیکی تأثیر می گذارد. به عقیده نیوتن، دو جسم ساکن به طور متقابل با یکدیگر با نیرویی متناسب با حاصلضرب وزن آنها و نسبت عکس با مجذور شکاف های بین آنها عمل می کنند.
جنبش خشمگین
حرکت اجسام منظومه شمسی ما توسط نیروی گرانش کوتوله زرد کنترل می شود. اگر اجسام فقط با نیروی خورشید جذب می شدند، سیارات دقیقاً مطابق با قوانین حرکت کپلر به دور آن حرکت می کردند. به این نوع حرکت بدون مزاحمت یا کپلر می گویند.
در واقع، تمام اشیاء سیستم ما نه تنها توسط نور ما جذب می شوند، بلکه توسط یکدیگر نیز جذب می شوند. بنابراین، هیچ یک از اجسام نمی توانند دقیقاً در امتداد یک بیضی، یک هذلولی یا یک دایره حرکت کنند. اگر جسمی در حین حرکت از قوانین کپلر منحرف شود، پس این استاغتشاش نامیده می شود و خود حرکت مزاحم نامیده می شود. این چیزی است که واقعی تلقی می شود.
مدار اجرام سماوی بیضی ثابت نیستند. در طول جذب توسط اجسام دیگر، بیضی مدار تغییر می کند.
کمک I. نیوتن
ایزاک نیوتن توانست از قوانین حرکت سیارات کپلر قانون گرانش جهانی را استنتاج کند. نیوتن از گرانش جهانی برای حل مسائل مکانیکی کیهانی استفاده کرد.
بعد از اسحاق، پیشرفت در زمینه مکانیک سماوی، توسعه علم ریاضی بود که برای حل معادلات بیان کننده قوانین نیوتن استفاده می شد. این دانشمند توانست ثابت کند که گرانش سیاره با فاصله از آن و جرم آن تعیین می شود، اما شاخص هایی مانند دما و ترکیب هیچ تاثیری ندارند.
نیوتن در کار علمی خود نشان داد که قانون سوم کپلر کاملاً دقیق نیست. او نشان داد که هنگام محاسبه مهم است که جرم سیاره را در نظر بگیریم، زیرا حرکت و وزن سیارات به هم مرتبط هستند. این ترکیب هارمونیک رابطه بین قوانین کپلرین و قانون گرانش نیوتن را نشان می دهد.
آسترودینامیک
کاربرد قوانین نیوتن و کپلر مبنای پیدایش علم نجوم شد. این شاخه ای از مکانیک آسمانی است که حرکت اجرام کیهانی به طور مصنوعی ایجاد شده را مطالعه می کند، یعنی: ماهواره ها، ایستگاه های بین سیاره ای، کشتی های مختلف.
آسترودینامیک درگیر محاسبات مدارهای فضاپیما است و همچنین تعیین می کند که چه پارامترهایی باید پرتاب شود، کدام مدار پرتاب شود، چه مانورهایی باید انجام شود،برنامه ریزی اثر گرانشی روی کشتی ها و اینها به هیچ وجه همه کارهای عملی نیستند که مقدم بر علم نجومی هستند. تمام نتایج به‌دست‌آمده در طیف گسترده‌ای از مأموریت‌های فضایی استفاده می‌شوند.
آسترودینامیک ارتباط نزدیکی با مکانیک سماوی دارد که حرکت اجرام کیهانی طبیعی را تحت تأثیر گرانش مطالعه می کند.
مدار
در مدار، مسیر یک نقطه را در یک فضای معین درک کنید. در مکانیک سماوی، معمولاً اعتقاد بر این است که مسیر یک جسم در میدان گرانشی جسم دیگر، جرم بسیار بیشتری دارد. در یک سیستم مختصات مستطیلی، مسیر ممکن است به شکل یک مقطع مخروطی باشد، به عنوان مثال. با سهمی، بیضی، دایره، هذلولی نشان داده شود. در این حالت، تمرکز با مرکز سیستم منطبق خواهد شد.
برای مدت طولانی اعتقاد بر این بود که مدارها باید گرد باشند. برای مدت طولانی، دانشمندان سعی کردند دقیقاً نسخه دایره ای حرکت را انتخاب کنند، اما موفق نشدند. و فقط کپلر توانست توضیح دهد که سیارات در یک مدار دایره ای حرکت نمی کنند، بلکه در یک مدار کشیده حرکت می کنند. این امکان کشف سه قانون را فراهم کرد که می تواند حرکت اجرام آسمانی را در مدار توصیف کند. کپلر عناصر زیر را در مدار کشف کرد: شکل مدار، تمایل آن، موقعیت صفحه مدار بدن در فضا، اندازه مدار و زمان‌بندی. همه این عناصر یک مدار را بدون توجه به شکل آن تعریف می کنند. در محاسبات، صفحه مختصات اصلی می تواند صفحه دایره البروج، کهکشان، استوای سیاره ای و غیره باشد.
مطالعات متعدد نشان می دهد کهشکل هندسی مدار می تواند بیضوی و گرد باشد. تقسیم بندی به بسته و باز وجود دارد. با توجه به زاویه میل مدار به صفحه استوای زمین، مدارها می توانند قطبی، مایل و استوایی باشند.
با توجه به دوره چرخش به دور بدن، مدارها می توانند همزمان یا همزمان با خورشید، همزمان-روزانه، شبه سنکرون باشند.
همانطور که کپلر گفت، همه اجسام دارای سرعت حرکت معینی هستند، یعنی. سرعت مداری این می تواند در کل گردش خون در بدن ثابت باشد یا تغییر کند.
