I. Kepler se celý život snažil dokázat, že naše sluneční soustava je nějaký druh mystického umění. Zpočátku se snažil dokázat, že struktura systému je podobná pravidelným mnohostěnům ze starořecké geometrie. V době Keplera bylo známo, že existovalo šest planet. Věřilo se, že byly umístěny v křišťálových koulích. Podle vědce byly tyto koule umístěny tak, že mezi sousední koule přesně zapadají mnohostěny správného tvaru. Mezi Jupiterem a Saturnem je ve vnějším prostředí vepsána krychle, do které je vepsána koule. Mezi Marsem a Jupiterem je čtyřstěn a tak dále. Po mnoha letech pozorování nebeských objektů se objevily Keplerovy zákony a on vyvrátil jeho teorii mnohostěnů.
Zákony
Geocentrický ptolemaiovský systém světa byl nahrazen systémem heliocentrickýmtyp vytvořený Koperníkem. Ještě později Kepler objevil zákony pohybu planet kolem Slunce.
Po mnoha letech pozorování planet se objevily tři Keplerovy zákony. Zvažte je v článku.
První
Podle prvního Keplerova zákona se všechny planety v naší soustavě pohybují po uzavřené křivce zvané elipsa. Naše svítidlo se nachází v jednom z ohnisek elipsy. Jsou dva: jedná se o dva body uvnitř křivky, součet vzdáleností, z nichž do kteréhokoli bodu elipsy je konstantní. Po dlouhých pozorováních se vědci podařilo odhalit, že oběžné dráhy všech planet v naší soustavě se nacházejí téměř ve stejné rovině. Některá nebeská tělesa se pohybují po eliptických drahách blízko kruhu. A pouze Pluto a Mars se pohybují po protáhlejších drahách. Na základě toho byl Keplerův první zákon nazván zákonem elips.
Druhý zákon
Studium pohybu těles umožňuje vědcům zjistit, že rychlost planety je větší v období, kdy je blíže Slunci, a nižší, když je v maximální vzdálenosti od Slunce (toto jsou body perihélia a afélia).
Druhý Keplerov zákon říká následující: každá planeta se pohybuje v rovině procházející středem naší hvězdy. Zároveň vektor poloměru spojující Slunce a zkoumanou planetu popisuje stejné oblasti.
Je tedy jasné, že tělesa se pohybují kolem žlutého trpaslíka nerovnoměrně a mají maximální rychlost v perihéliu a minimální rychlost v aféliu. V praxi je to vidět z pohybu Země. Každoročně začátkem lednanaše planeta se při průchodu perihéliem pohybuje rychleji. Díky tomu je pohyb Slunce podél ekliptiky rychlejší než v jiných obdobích roku. Na začátku července se Země pohybuje aféliem, což způsobuje, že se Slunce pohybuje podél ekliptiky pomaleji.
Třetí zákon
Podle třetího Keplerova zákona existuje souvislost mezi dobou oběhu planet kolem hvězdy a její průměrnou vzdáleností od ní. Vědec aplikoval tento zákon na všechny planety naší soustavy.
Vysvětlení zákonů
Keplerovy zákony mohly být vysvětleny až po Newtonově objevu gravitačního zákona. Podle ní se fyzické objekty účastní gravitační interakce. Má univerzální univerzálnost, která ovlivňuje všechny objekty hmotného typu a fyzikální pole. Podle Newtona na sebe dvě stacionární tělesa působí silou úměrnou součinu jejich hmotnosti a nepřímo úměrnou druhé mocnině mezer mezi nimi.
Rozhořčené hnutí
Pohyb těles naší sluneční soustavy je řízen gravitační silou žlutého trpaslíka. Pokud by tělesa přitahovala pouze síla Slunce, pak by se kolem něj planety pohybovaly přesně podle zákonů Keplerova pohybu. Tento typ pohybu se nazývá unperturbed nebo Keplerian.
Ve skutečnosti jsou všechny objekty našeho systému přitahovány nejen naším svítidlem, ale také navzájem. Žádné z těles se proto nemůže pohybovat přesně po elipse, hyperbole nebo kružnici. Pokud se těleso během pohybu odchýlí od Keplerových zákonů, pak totose nazývá perturbace a pohyb samotný se nazývá narušený. To je to, co je považováno za skutečné.
Orbity nebeských těles nejsou pevné elipsy. Během přitahování jinými tělesy se elipsa oběžné dráhy mění.
Příspěvek I. Newtona
Isaac Newton byl schopen odvodit z Keplerových zákonů planetárního pohybu zákon univerzální gravitace. Newton použil univerzální gravitaci k řešení vesmírně-mechanických problémů.
Po Izákovi byl pokrokem na poli nebeské mechaniky rozvoj matematické vědy používané k řešení rovnic vyjadřujících Newtonovy zákony. Tento vědec byl schopen zjistit, že gravitace planety je určena vzdáleností k ní a hmotností, ale takové ukazatele jako teplota a složení nemají žádný vliv.
Ve své vědecké práci Newton ukázal, že třetí Keplerianův zákon není zcela přesný. Ukázal, že při výpočtu je důležité vzít v úvahu hmotnost planety, protože pohyb a hmotnost planet spolu souvisí. Tato harmonická kombinace ukazuje vztah mezi Keplerovskými zákony a Newtonovým zákonem gravitace.
Astrodynamika
Uplatnění Newtonových a Keplerových zákonů se stalo základem pro vznik astrodynamiky. Toto je odvětví nebeské mechaniky, které studuje pohyb uměle vytvořených kosmických těles, konkrétně: satelitů, meziplanetárních stanic, různých lodí.
Astrodynamika se zabývá výpočty drah kosmických lodí a také určuje, jaké parametry vypustit, na jakou dráhu vypustit, jaké manévry je třeba provést,plánování gravitačního účinku na lodě. A to zdaleka nejsou všechny praktické úkoly, které jsou kladeny před astrodynamiku. Všechny získané výsledky se používají v široké škále vesmírných misí.
Astrodynamika úzce souvisí s nebeskou mechanikou, která studuje pohyb přírodních vesmírných těles pod vlivem gravitace.
Orbity
Pod oběžnou dráhou rozumíte trajektorii bodu v daném prostoru. V nebeské mechanice se běžně věří, že trajektorie tělesa v gravitačním poli jiného tělesa má mnohem větší hmotnost. V pravoúhlém souřadnicovém systému může být trajektorie ve tvaru kuželosečky, tzn. být reprezentován parabolou, elipsou, kružnicí, hyperbolou. V tomto případě se zaměření bude shodovat se středem systému.
Po dlouhou dobu se věřilo, že oběžné dráhy by měly být kulaté. Poměrně dlouho se vědci snažili vybrat přesně kruhovou verzi pohybu, ale neuspěli. A jen Kepler dokázal vysvětlit, že planety se nepohybují po kruhové dráze, ale po protáhlé. To umožnilo objevit tři zákony, které by mohly popsat pohyb nebeských těles na oběžné dráze. Kepler objevil tyto prvky dráhy: tvar dráhy, její sklon, polohu roviny dráhy tělesa v prostoru, velikost dráhy a časování. Všechny tyto prvky definují oběžnou dráhu bez ohledu na její tvar. Ve výpočtech může být hlavní rovinou souřadnic rovina ekliptiky, galaxie, planetárního rovníku atd.
Ukazuje to několik studiígeometrický tvar oběžné dráhy může být eliptický a zaoblený. Existuje rozdělení na uzavřené a otevřené. Podle úhlu sklonu oběžné dráhy k rovině zemského rovníku mohou být oběžné dráhy polární, nakloněné a rovníkové.
Podle doby oběhu kolem těla mohou být oběžné dráhy synchronní nebo sluneční synchronní, synchronní-denní, kvazisynchronní.
Jak řekl Kepler, všechna těla mají určitou rychlost pohybu, tzn. orbitální rychlost. Může být konstantní v celém oběhu kolem těla nebo se může měnit.
