I. კეპლერი მთელი ცხოვრება ცდილობდა დაემტკიცებინა, რომ ჩვენი მზის სისტემა ერთგვარი მისტიკური ხელოვნებაა. თავდაპირველად, ის ცდილობდა დაემტკიცებინა, რომ სისტემის სტრუქტურა მსგავსია ძველი ბერძნული გეომეტრიის რეგულარულ პოლიედრებთან. კეპლერის დროს ცნობილი იყო ექვსი პლანეტის არსებობა. ითვლებოდა, რომ ისინი მოთავსებულია ბროლის სფეროებში. მეცნიერის თქმით, ეს სფეროები ისე იყო განლაგებული, რომ სწორი ფორმის პოლიედრონები ზუსტად ჯდებოდა მეზობელ სფეროებს შორის. იუპიტერსა და სატურნს შორის არის კუბი ჩაწერილი გარე გარემოში, რომელშიც სფეროა ჩაწერილი. მარსსა და იუპიტერს შორის არის ტეტრაედონი და ა.შ. ციურ ობიექტებზე მრავალი წლის დაკვირვების შემდეგ გამოჩნდა კეპლერის კანონები და მან უარყო თავისი თეორია პოლიედრების შესახებ.
კანონები
მსოფლიოს გეოცენტრული პტოლემეის სისტემა შეიცვალა ჰელიოცენტრული სისტემითკოპერნიკის მიერ შექმნილი ტიპი. მოგვიანებით კეპლერმა აღმოაჩინა პლანეტების მოძრაობის კანონები მზის გარშემო.
პლანეტებზე მრავალი წლის დაკვირვების შემდეგ გამოჩნდა კეპლერის სამი კანონი. განიხილეთ ისინი სტატიაში.
პირველი
კეპლერის პირველი კანონის თანახმად, ჩვენი სისტემის ყველა პლანეტა მოძრაობს დახურულ მრუდის გასწვრივ, რომელსაც ელიფსი ეწოდება. ჩვენი სანათი მდებარეობს ელიფსის ერთ-ერთ კერაში. არსებობს ორი მათგანი: ეს არის ორი წერტილი მრუდის შიგნით, მანძილების ჯამი, საიდანაც ელიფსის ნებისმიერ წერტილამდე მუდმივია. ხანგრძლივი დაკვირვების შემდეგ მეცნიერმა შეძლო გამოეჩინა, რომ ჩვენი სისტემის ყველა პლანეტის ორბიტა თითქმის ერთ სიბრტყეში მდებარეობს. ზოგიერთი ციური სხეული მოძრაობს ელიფსურ ორბიტებში წრესთან ახლოს. და მხოლოდ პლუტონი და მარსი მოძრაობენ უფრო წაგრძელებულ ორბიტებში. ამის საფუძველზე კეპლერის პირველ კანონს ეწოდა ელიფსების კანონი.
მეორე კანონი
სხეულების მოძრაობის შესწავლა საშუალებას აძლევს მეცნიერს დაადგინოს, რომ პლანეტის სიჩქარე უფრო დიდია იმ პერიოდში, როდესაც ის მზესთან უფრო ახლოს არის და ნაკლებია, როდესაც ის მზიდან მაქსიმალურ მანძილზეა (ეს არის პერიჰელიონის და აფელიონის წერტილები).
კეპლერის მეორე კანონი ამბობს შემდეგს: თითოეული პლანეტა მოძრაობს სიბრტყეში, რომელიც გადის ჩვენი ვარსკვლავის ცენტრში. ამავდროულად, მზისა და შესასწავლი პლანეტის დამაკავშირებელი რადიუსის ვექტორი აღწერს თანაბარ ფართობებს.
ამგვარად, ცხადია, რომ სხეულები მოძრაობენ ყვითელი ჯუჯის გარშემო არათანაბრად და აქვთ მაქსიმალური სიჩქარე პერიჰელიონში და მინიმალური სიჩქარე აფელიონში. პრაქტიკაში, ეს ჩანს დედამიწის მოძრაობიდან. ყოველწლიურად იანვრის დასაწყისშიჩვენი პლანეტა პერიჰელიონში გავლისას უფრო სწრაფად მოძრაობს. ამის გამო, მზის მოძრაობა ეკლიპტიკის გასწვრივ უფრო სწრაფია, ვიდრე წელიწადის სხვა დროს. ივლისის დასაწყისში, დედამიწა მოძრაობს აფელიონში, რაც იწვევს მზეს უფრო ნელა მოძრაობს ეკლიპტიკის გასწვრივ.
მესამე კანონი
კეპლერის მესამე კანონის მიხედვით მყარდება კავშირი ვარსკვლავის გარშემო პლანეტების ბრუნვის პერიოდსა და მისგან საშუალო მანძილს შორის. მეცნიერმა გამოიყენა ეს კანონი ჩვენი სისტემის ყველა პლანეტაზე.
კანონების განმარტება
კეპლერის კანონების ახსნა მხოლოდ ნიუტონის მიერ მიზიდულობის კანონის აღმოჩენის შემდეგ შეიძლებოდა. მისი მიხედვით, ფიზიკური ობიექტები მონაწილეობენ გრავიტაციულ ურთიერთქმედებაში. მას აქვს უნივერსალური უნივერსალურობა, რომელიც გავლენას ახდენს მატერიალური ტიპისა და ფიზიკური ველების ყველა ობიექტზე. ნიუტონის მიხედვით, ორი სტაციონარული სხეული მოქმედებენ ერთმანეთის მიმართ, მათი წონის ნამრავლის პროპორციული ძალით და მათ შორის არსებული უფსკრულის კვადრატის უკუპროპორციული ძალით.
აღშფოთებული მოძრაობა
ჩვენი მზის სისტემის სხეულების მოძრაობა კონტროლდება ყვითელი ჯუჯის მიზიდულობის ძალით. თუ სხეულებს მხოლოდ მზის ძალა იზიდავდა, მაშინ პლანეტები მის გარშემო მოძრაობდნენ ზუსტად კეპლერის მოძრაობის კანონების მიხედვით. ამ ტიპის მოძრაობას უწოდებენ აუღელვებელს ან კეპლერულს.
სინამდვილეში, ჩვენი სისტემის ყველა ობიექტს იზიდავს არა მხოლოდ ჩვენი მნათობი, არამედ ერთმანეთიც. ამიტომ, არცერთ სხეულს არ შეუძლია ზუსტად გადაადგილება ელიფსის, ჰიპერბოლის ან წრის გასწვრივ. თუ სხეული მოძრაობის დროს გადაუხვევს კეპლერის კანონებს, მაშინ ესეწოდება აშლილობა, ხოლო თვით მოძრაობას - აშლილი. ეს არის ის, რაც ითვლება რეალურად.
ციური სხეულების ორბიტები არ არის ფიქსირებული ელიფსები. სხვა სხეულების მიზიდულობისას ორბიტის ელიფსი იცვლება.
ი. ნიუტონის წვლილი
ისააკ ნიუტონმა შეძლო პლანეტების მოძრაობის კეპლერის კანონებიდან გამოეტანა უნივერსალური მიზიდულობის კანონი. ნიუტონმა გამოიყენა უნივერსალური გრავიტაცია კოსმიურ-მექანიკური ამოცანების გადასაჭრელად.
ისაკის შემდეგ, ციური მექანიკის სფეროში პროგრესი იყო მათემატიკური მეცნიერების განვითარება, რომელიც გამოიყენებოდა ნიუტონის კანონების გამომხატველი განტოლებების ამოსახსნელად. ამ მეცნიერმა შეძლო დაედგინა, რომ პლანეტის გრავიტაცია განისაზღვრება მასამდე მანძილით და მასით, მაგრამ ისეთი მაჩვენებლები, როგორიცაა ტემპერატურა და შემადგენლობა, არავითარ გავლენას არ ახდენს.
თავის სამეცნიერო ნაშრომში ნიუტონმა აჩვენა, რომ კეპლერის მესამე კანონი არ არის მთლად ზუსტი. მან აჩვენა, რომ გაანგარიშებისას მნიშვნელოვანია გავითვალისწინოთ პლანეტის მასა, რადგან პლანეტების მოძრაობა და წონა დაკავშირებულია. ეს ჰარმონიული კომბინაცია გვიჩვენებს ურთიერთობას კეპლერის კანონებსა და ნიუტონის მიზიდულობის კანონს შორის.
ასტროდინამიკა
ნიუტონის და კეპლერის კანონების გამოყენება გახდა ასტროდინამიკის გაჩენის საფუძველი. ეს არის ციური მექანიკის ფილიალი, რომელიც შეისწავლის ხელოვნურად შექმნილი კოსმოსური სხეულების მოძრაობას, კერძოდ: თანამგზავრებს, პლანეტათაშორის სადგურებს, სხვადასხვა გემებს.
ასტროდინამიკა დაკავებულია კოსმოსური ხომალდის ორბიტების გამოთვლებით და ასევე განსაზღვრავს რა პარამეტრების გაშვებას, რომელი ორბიტის გაშვებას, რა მანევრების ჩატარებას საჭიროებს,გემებზე გრავიტაციული ეფექტის დაგეგმვა. და ეს სულაც არ არის ყველა პრაქტიკული ამოცანები, რომლებიც ასტროდინამიკის წინ დგას. ყველა მიღებული შედეგი გამოიყენება მრავალფეროვან კოსმოსურ მისიებში.
ასტროდინამიკა მჭიდროდ არის დაკავშირებული ციურ მექანიკასთან, რომელიც სწავლობს ბუნებრივი კოსმოსური სხეულების მოძრაობას გრავიტაციის გავლენის ქვეშ.
ორბიტები
ორბიტის ქვეშ გაიგეთ წერტილის ტრაექტორია მოცემულ სივრცეში. ციურ მექანიკაში საყოველთაოდ ითვლება, რომ სხეულის ტრაექტორია სხვა სხეულის გრავიტაციულ ველში გაცილებით დიდი მასაა. მართკუთხა კოორდინატულ სისტემაში ტრაექტორია შეიძლება იყოს კონუსური მონაკვეთის სახით, ე.ი. წარმოდგენილი იყოს პარაბოლით, ელიფსიით, წრით, ჰიპერბოლით. ამ შემთხვევაში, ფოკუსი დაემთხვევა სისტემის ცენტრს.
დიდი ხნის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ ორბიტები უნდა იყოს მრგვალი. საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში მეცნიერები ცდილობდნენ აერჩიათ მოძრაობის ზუსტად წრიული ვერსია, მაგრამ არ გამოუვიდათ. და მხოლოდ კეპლერმა შეძლო აეხსნა, რომ პლანეტები არ მოძრაობენ წრიულ ორბიტაზე, არამედ წაგრძელებულ ორბიტაზე. ამან შესაძლებელი გახადა სამი კანონის აღმოჩენა, რომლებიც აღწერდნენ ორბიტაზე ციური სხეულების მოძრაობას. კეპლერმა აღმოაჩინა ორბიტის შემდეგი ელემენტები: ორბიტის ფორმა, მისი დახრილობა, სხეულის ორბიტის სიბრტყის მდებარეობა სივრცეში, ორბიტის ზომა და დრო. ყველა ეს ელემენტი განსაზღვრავს ორბიტას, მიუხედავად მისი ფორმისა. გამოთვლებში მთავარი კოორდინატთა სიბრტყე შეიძლება იყოს ეკლიპტიკის, გალაქტიკის, პლანეტარული ეკვატორის სიბრტყე და ა.შ.
მრავალჯერადი კვლევა აჩვენებს ამასორბიტის გეომეტრიული ფორმა შეიძლება იყოს ელიფსური და მომრგვალო. არსებობს დაყოფა დახურულ და ღიად. დედამიწის ეკვატორის სიბრტყეზე ორბიტის დახრილობის კუთხის მიხედვით, ორბიტები შეიძლება იყოს პოლარული, დახრილი და ეკვატორული.
სხეულის ირგვლივ რევოლუციის პერიოდის მიხედვით, ორბიტები შეიძლება იყოს სინქრონული ან მზე-სინქრონული, სინქრონულ-დღიური, კვაზი-სინქრონული.
როგორც კეპლერმა თქვა, ყველა სხეულს აქვს მოძრაობის გარკვეული სიჩქარე, ე.ი. ორბიტალური სიჩქარე. ის შეიძლება იყოს მუდმივი მთელ სხეულში მიმოქცევაში ან შეიცვალოს.
