I. Kepler je vse življenje poskušal dokazati, da je naš sončni sistem nekakšna mistična umetnost. Sprva je poskušal dokazati, da je struktura sistema podobna pravilnim poliedrom iz starogrške geometrije. V času Keplerja je bilo znano, da obstaja šest planetov. Veljalo je, da so postavljeni v kristalne krogle. Po mnenju znanstvenika so bile te krogle nameščene tako, da so se poliedri pravilne oblike natančno prilegali med sosednje krogle. Med Jupitrom in Saturnom je v zunanje okolje vpisana kocka, v katero je vpisana krogla. Med Marsom in Jupitrom je tetraeder itd. Po dolgih letih opazovanja nebesnih objektov so se pojavili Keplerjevi zakoni in ovrgel je svojo teorijo poliedrov.
zakoni
Geocentrični ptolemajev sistem sveta je zamenjal sistem heliocentričnegatip, ki ga je ustvaril Kopernik. Še kasneje je Kepler odkril zakone gibanja planetov okoli Sonca.
Po dolgih letih opazovanj planetov so se pojavili Keplerjevi trije zakoni. Razmislite o njih v članku.
prva
V skladu s prvim Keplerjevim zakonom se vsi planeti v našem sistemu premikajo po zaprti krivulji, imenovani elipsa. Naša svetilka se nahaja v enem od žarišč elipse. Dva sta: to sta dve točki znotraj krivulje, vsota razdalj, od katerih je do katere koli točke elipse konstantna. Po dolgotrajnih opazovanjih je znanstveniku uspelo razkriti, da se orbite vseh planetov v našem sistemu nahajajo skoraj v isti ravnini. Nekatera nebesna telesa se gibljejo po eliptičnih orbitah blizu kroga. In samo Pluton in Mars se gibljeta po bolj podolgovatih orbitah. Na podlagi tega se je prvi Keplerjev zakon imenoval zakon elips.
Drugi zakon
Preučevanje gibanja teles omogoča znanstveniku ugotoviti, da je hitrost planeta večja v obdobju, ko je bližje Soncu, in manjša, ko je največja oddaljenost od Sonca (to so točke perihelija in afelija).
Keplerjev drugi zakon pravi naslednje: vsak planet se giblje v ravnini, ki poteka skozi središče naše zvezde. Hkrati vektor polmera, ki povezuje Sonce in proučevani planet, opisuje enaka območja.
Tako je jasno, da se telesa gibljejo okoli rumenega škrata neenakomerno in imajo največjo hitrost v perihelu in najmanjšo hitrost v afelu. V praksi je to razvidno iz gibanja Zemlje. Vsako leto v začetku januarjanaš planet se med prehodom skozi perihel giblje hitreje. Zaradi tega je gibanje Sonca vzdolž ekliptike hitrejše kot v drugih letnih časih. V začetku julija se Zemlja premika skozi afel, zaradi česar se Sonce premika počasneje vzdolž ekliptike.
tretji zakon
Po tretjem Keplerjevem zakonu se vzpostavi povezava med obdobjem vrtenja planetov okoli zvezde in njeno povprečno oddaljenostjo od nje. Znanstvenik je ta zakon uporabil na vseh planetih našega sistema.
Razlaga zakonov
Keplerjeve zakone je bilo mogoče razložiti šele po Newtonovem odkritju zakona gravitacije. Po njej fizični objekti sodelujejo v gravitacijski interakciji. Ima univerzalno univerzalnost, ki vpliva na vse predmete materialne vrste in fizična polja. Po Newtonu dve stacionarni telesi delujeta medsebojno s silo, ki je sorazmerna zmnožku njune teže in obratno sorazmerna s kvadratom vrzeli med njima.
Ogorčeni gib
Gibanje teles našega sončnega sistema nadzoruje sila gravitacije rumenega pritlikavka. Če bi telesa privlačila le sila Sonca, bi se planeti okoli njega gibali točno po Keplerjevih zakonih gibanja. Ta vrsta gibanja se imenuje nemoteno ali keplersko.
Pravzaprav vse predmete našega sistema ne privlači samo naša svetilka, ampak tudi drug drugega. Zato se nobeno od teles ne more premikati natančno po elipsi, hiperboli ali krogu. Če telo med gibanjem odstopa od Keplerjevih zakonov, potem tose imenuje perturbacija, samo gibanje pa se imenuje moteno. To je tisto, kar velja za resnično.
Orbite nebesnih teles niso fiksne elipse. Med privlačnostjo drugih teles se elipsa orbite spremeni.
Prispevek I. Newtona
Isaac Newton je iz Keplerjevih zakonov o gibanju planetov uspel razbrati zakon univerzalne gravitacije. Newton je uporabil univerzalno gravitacijo za reševanje kozmično-mehanskih problemov.
Po Isaacu je bil napredek na področju nebesne mehanike razvoj matematične znanosti, ki se uporablja za reševanje enačb, ki izražajo Newtonove zakone. Temu znanstveniku je uspelo ugotoviti, da je gravitacija planeta določena z razdaljo do njega in maso, vendar kazalniki, kot sta temperatura in sestava, nimajo vpliva.
V svojem znanstvenem delu je Newton pokazal, da tretji Keplerov zakon ni povsem točen. Pokazal je, da je pri izračunu pomembno upoštevati maso planeta, saj sta gibanje in teža planetov povezana. Ta harmonična kombinacija prikazuje razmerje med Keplerjevimi zakoni in Newtonovim zakonom gravitacije.
Astrodinamika
Uporaba Newtonovih in Keplerjevih zakonov je postala osnova za nastanek astrodinamike. To je veja nebesne mehanike, ki proučuje gibanje umetno ustvarjenih kozmičnih teles, in sicer: satelitov, medplanetnih postaj, različnih ladij.
Astrodinamika se ukvarja z izračuni orbit vesoljskih plovil in tudi določa, katere parametre izstreliti, katero orbito izstreliti, katere manevre je treba izvesti,načrtovanje gravitacijskega učinka na ladje. In to še zdaleč niso vse praktične naloge, ki se postavljajo pred astrodinamiko. Vsi pridobljeni rezultati se uporabljajo v najrazličnejših vesoljskih misijah.
Astrodinamika je tesno povezana z nebesno mehaniko, ki preučuje gibanje naravnih kozmičnih teles pod vplivom gravitacije.
Orbite
Pod orbito razumeti trajektorijo točke v danem prostoru. V nebesni mehaniki je običajno prepričanje, da ima trajektorija telesa v gravitacijskem polju drugega telesa veliko večjo maso. V pravokotnem koordinatnem sistemu je lahko trajektorija v obliki stožčastega preseka, t.j. biti predstavljen s parabolo, elipso, krogom, hiperbolo. V tem primeru bo fokus sovpadal s središčem sistema.
Dolgo časa je veljalo, da morajo biti orbite okrogle. Dolgo časa so znanstveniki poskušali izbrati točno krožno različico gibanja, a jim ni uspelo. In samo Kepler je znal razložiti, da se planeti ne gibljejo po krožni orbiti, ampak po podolgovate. To je omogočilo odkritje treh zakonov, ki bi lahko opisali gibanje nebesnih teles v orbiti. Kepler je odkril naslednje elemente orbite: obliko orbite, njen naklon, položaj ravnine telesne orbite v prostoru, velikost tirnice in čas. Vsi ti elementi določajo orbito, ne glede na njeno obliko. Pri izračunih je lahko glavna koordinatna ravnina ravnina ekliptike, galaksije, planetarnega ekvatorja itd.
Več študij to kažegeometrijska oblika orbite je lahko eliptična in zaobljena. Obstaja delitev na zaprto in odprto. Glede na kot naklona tirnice na ravnino zemeljskega ekvatorja so orbite lahko polarne, nagnjene in ekvatorialne.
Glede na obdobje vrtenja okoli telesa so orbite lahko sinhrone ali sončno sinhrone, sinhrono-dnevne, kvazisinhrone.
Kot je rekel Kepler, imajo vsa telesa določeno hitrost gibanja, t.j. orbitalna hitrost. Lahko je konstanten skozi celotno cirkulacijo po telesu ali se spreminja.
