I. Kepler passou a vida inteira tentando provar que nosso sistema solar é algum tipo de arte mística. Inicialmente, ele tentou provar que a estrutura do sistema é semelhante aos poliedros regulares da geometria grega antiga. Na época de Kepler, sabia-se que existiam seis planetas. Acreditava-se que eles foram colocados em esferas de cristal. Segundo o cientista, essas esferas foram localizadas de tal forma que os poliedros da forma correta se encaixam exatamente entre as esferas vizinhas. Entre Júpiter e Saturno há um cubo inscrito no meio externo no qual a esfera está inscrita. Entre Marte e Júpiter há um tetraedro, e assim por diante. Depois de muitos anos observando objetos celestes, as leis de Kepler apareceram e ele refutou sua teoria dos poliedros.
Leis
O sistema geocêntrico ptolomaico do mundo foi substituído pelo sistema heliocêntricotipo criado por Copérnico. Ainda mais tarde, Kepler descobriu as leis do movimento dos planetas ao redor do Sol.
Após muitos anos de observações dos planetas, surgiram as três leis de Kepler. Considere-os no artigo.
Primeiro
De acordo com a primeira lei de Kepler, todos os planetas em nosso sistema se movem ao longo de uma curva fechada chamada elipse. Nossa luminária está localizada em um dos focos da elipse. Existem dois deles: são dois pontos dentro da curva, a soma das distâncias a partir das quais a qualquer ponto da elipse é constante. Após longas observações, o cientista conseguiu revelar que as órbitas de todos os planetas do nosso sistema estão localizadas quase no mesmo plano. Alguns corpos celestes se movem em órbitas elípticas próximas a um círculo. E apenas Plutão e Marte se movem em órbitas mais alongadas. Com base nisso, a primeira lei de Kepler foi chamada de lei das elipses.
Segunda Lei
Estudar o movimento dos corpos permite ao cientista estabelecer que a velocidade do planeta é maior durante o período em que está mais próximo do Sol, e menor quando está em sua distância máxima do Sol (essas são as pontos de periélio e afélio).
A segunda lei de Kepler diz o seguinte: cada planeta se move em um plano que passa pelo centro de nossa estrela. Ao mesmo tempo, o vetor de raio que conecta o Sol e o planeta em estudo descreve áreas iguais.
Assim, fica claro que os corpos se movem em torno da anã amarela de forma desigual, tendo uma velocidade máxima no periélio e uma velocidade mínima no afélio. Na prática, isso pode ser visto a partir do movimento da Terra. Anualmente no início de janeironosso planeta, durante a passagem pelo periélio, se move mais rápido. Por causa disso, o movimento do Sol ao longo da eclíptica é mais rápido do que em outras épocas do ano. No início de julho, a Terra se move através do afélio, o que faz com que o Sol se mova mais lentamente ao longo da eclíptica.
Terceira Lei
De acordo com a terceira lei de Kepler, estabelece-se uma conexão entre o período de revolução dos planetas ao redor da estrela e sua distância média a ela. O cientista aplicou esta lei a todos os planetas do nosso sistema.
Explicação das leis
As leis de Kepler só puderam ser explicadas após a descoberta da lei da gravidade por Newton. De acordo com ele, objetos físicos participam da interação gravitacional. Tem universalidade universal, que afeta todos os objetos do tipo material e campos físicos. Segundo Newton, dois corpos estacionários agem mutuamente com uma força proporcional ao produto de seus pesos e inversamente proporcional ao quadrado dos espaços entre eles.
Movimento Indignado
O movimento dos corpos do nosso sistema solar é controlado pela força da gravidade da anã amarela. Se os corpos fossem atraídos apenas pela força do Sol, então os planetas se moveriam em torno dele exatamente de acordo com as leis do movimento de Kepler. Este tipo de movimento é chamado de imperturbável ou Kepleriano.
Na verdade, todos os objetos do nosso sistema são atraídos não apenas pela nossa luminária, mas também uns pelos outros. Portanto, nenhum dos corpos pode se mover exatamente ao longo de uma elipse, uma hipérbole ou um círculo. Se um corpo se desvia das leis de Kepler durante o movimento, então issoé chamado de perturbação, e o próprio movimento é chamado de perturbado. Isso é o que é considerado real.
As órbitas dos corpos celestes não são elipses fixas. Durante a atração por outros corpos, a elipse orbital muda.
Contribuição de I. Newton
Isaac Newton foi capaz de deduzir das leis do movimento planetário de Kepler a lei da gravitação universal. Newton usou a gravitação universal para resolver problemas mecânico-cósmicos.
Depois de Isaac, o progresso no campo da mecânica celeste foi o desenvolvimento da ciência matemática usada para resolver as equações que expressam as leis de Newton. Este cientista conseguiu estabelecer que a gravidade do planeta é determinada pela distância até ele e pela massa, mas indicadores como temperatura e composição não têm efeito.
Em seu trabalho científico, Newton mostrou que a terceira lei kepleriana não é totalmente precisa. Ele mostrou que ao calcular é importante levar em conta a massa do planeta, já que o movimento e o peso dos planetas estão relacionados. Esta combinação harmônica mostra a relação entre as leis de Kepler e a lei da gravidade de Newton.
Astrodinâmica
A aplicação das leis de Newton e Kepler tornou-se a base para o surgimento da astrodinâmica. Este é um ramo da mecânica celeste que estuda o movimento de corpos cósmicos criados artificialmente, a saber: satélites, estações interplanetárias, várias naves.
Astrodinâmica está envolvida nos cálculos das órbitas das naves espaciais e também determina quais parâmetros lançar, qual órbita lançar, quais manobras precisam ser realizadas,planejando o efeito gravitacional sobre os navios. E essas não são de forma alguma todas as tarefas práticas que são colocadas antes da astrodinâmica. Todos os resultados obtidos são usados em uma ampla variedade de missões espaciais.
A astrodinâmica está intimamente relacionada com a mecânica celeste, que estuda o movimento dos corpos cósmicos naturais sob a influência da gravidade.
Orbitas
Sob a órbita entenda a trajetória de um ponto em um determinado espaço. Na mecânica celeste, acredita-se comumente que a trajetória de um corpo no campo gravitacional de outro corpo tem uma massa muito maior. Em um sistema de coordenadas retangulares, a trajetória pode ser na forma de uma seção cônica, ou seja, ser representado por uma parábola, elipse, círculo, hipérbole. Neste caso, o foco coincidirá com o centro do sistema.
Por muito tempo acreditou-se que as órbitas deveriam ser redondas. Por muito tempo, os cientistas tentaram escolher exatamente a versão circular do movimento, mas não conseguiram. E apenas Kepler foi capaz de explicar que os planetas não se movem em uma órbita circular, mas sim em uma órbita alongada. Isso possibilitou descobrir três leis que poderiam descrever o movimento dos corpos celestes em órbita. Kepler descobriu os seguintes elementos da órbita: a forma da órbita, sua inclinação, a posição do plano da órbita do corpo no espaço, o tamanho da órbita e o tempo. Todos esses elementos definem uma órbita, independentemente de sua forma. Nos cálculos, o plano de coordenadas principal pode ser o plano da eclíptica, galáxia, equador planetário, etc.
Vários estudos mostram quea forma geométrica da órbita pode ser elíptica e arredondada. Há uma divisão em fechado e aberto. De acordo com o ângulo de inclinação da órbita ao plano do equador terrestre, as órbitas podem ser polares, inclinadas e equatoriais.
De acordo com o período de revolução ao redor do corpo, as órbitas podem ser síncronas ou síncronas solares, síncronas-diurnas, quasi-síncronas.
Como disse Kepler, todos os corpos têm uma certa velocidade de movimento, ou seja, velocidade orbital. Pode ser constante em toda a circulação ao redor do corpo ou mudar.
