I. Kepler verbrachte sein ganzes Leben damit, zu beweisen, dass unser Sonnensystem eine Art mystische Kunst ist. Zunächst versuchte er zu beweisen, dass die Struktur des Systems regulären Polyedern aus der antiken griechischen Geometrie ähnelt. Zur Zeit Keplers war die Existenz von sechs Planeten bekannt. Es wurde angenommen, dass sie in Kristallkugeln platziert wurden. Diese Kugeln waren laut dem Wissenschaftler so angeordnet, dass Polyeder der richtigen Form genau zwischen die benachbarten Kugeln passten. Zwischen Jupiter und Saturn befindet sich ein in die äußere Umgebung eingeschriebener Würfel, in den die Kugel eingeschrieben ist. Zwischen Mars und Jupiter ist ein Tetraeder und so weiter. Nach vielen Jahren der Beobachtung von Himmelsobjekten tauchten Keplers Gesetze auf und er widerlegte seine Theorie der Polyeder.
Gesetze
Das geozentrische ptolemäische System der Welt wurde durch das System des heliozentrischen ersetztTyp von Kopernikus geschaffen. Noch später entdeckte Kepler die Bewegungsgesetze der Planeten um die Sonne.
Nach vielen Jahren der Planetenbeobachtung tauchten Keplers drei Gesetze auf. Betrachten Sie sie im Artikel.
Erster
Nach dem ersten Keplerschen Gesetz bewegen sich alle Planeten in unserem System entlang einer geschlossenen Kurve, die Ellipse genannt wird. Unsere Leuchte befindet sich in einem der Brennpunkte der Ellipse. Es gibt zwei davon: Dies sind zwei Punkte innerhalb der Kurve, deren Summe der Entfernungen zu jedem Punkt der Ellipse konstant ist. Nach langwierigen Beobachtungen konnte der Wissenschaftler zeigen, dass die Umlaufbahnen aller Planeten unseres Systems fast in einer Ebene liegen. Einige Himmelskörper bewegen sich auf elliptischen Bahnen nahe einem Kreis. Und nur Pluto und Mars bewegen sich auf längeren Bahnen. Auf dieser Grundlage wurde Keplers erstes Gesetz Ellipsengesetz genannt.
Zweites Gesetz
Durch das Studium der Bewegung von Körpern kann der Wissenschaftler feststellen, dass die Geschwindigkeit des Planeten in der Zeit größer ist, wenn er näher an der Sonne ist, und geringer, wenn er sich in seiner maximalen Entfernung von der Sonne befindet (dies sind die Punkte von Perihel und Aphel).
Keplers zweites Gesetz besagt Folgendes: Jeder Planet bewegt sich in einer Ebene, die durch das Zentrum unseres Sterns verläuft. Gleichzeitig beschreibt der Radiusvektor, der die Sonne und den untersuchten Planeten verbindet, gleiche Flächen.
Daher ist klar, dass sich die Körper ungleichmäßig um den Gelben Zwerg bewegen und am Perihel eine maximale Geschwindigkeit und am Aphel eine minimale Geschwindigkeit haben. In der Praxis lässt sich dies an der Bewegung der Erde ablesen. Jährlich Anfang Januarunser Planet bewegt sich während des Durchgangs durch das Perihel schneller. Aus diesem Grund ist die Bewegung der Sonne entlang der Ekliptik schneller als zu anderen Jahreszeiten. Anfang Juli bewegt sich die Erde durch das Aphel, wodurch sich die Sonne langsamer entlang der Ekliptik bewegt.
Drittes Gesetz
Nach dem dritten Keplerschen Gesetz besteht ein Zusammenhang zwischen der Umlaufzeit der Planeten um den Stern und seiner mittleren Entfernung von ihm. Der Wissenschaftler wandte dieses Gesetz auf alle Planeten unseres Systems an.
Erläuterung der Gesetze
Keplersche Gesetze konnten erst nach Newtons Entdeckung des Gravitationsgesetzes erklärt werden. Demnach nehmen physikalische Objekte an der Gravitationswechselwirkung teil. Es hat universelle Universalität, die alle Objekte der materiellen Art und physikalischen Felder betrifft. Nach Newton wirken zwei stationäre Körper aufeinander mit einer Kraft, die proportional zum Produkt ihrer Gewichtskraft und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Lücken ist.
Empörte Bewegung
Die Bewegung der Körper unseres Sonnensystems wird durch die Schwerkraft des Gelben Zwergs gesteuert. Würden Körper nur von der Kraft der Sonne angezogen, dann würden sich die Planeten um sie herum genau nach den Gesetzen der Keplerschen Bewegung bewegen. Diese Art der Bewegung wird ungestört oder keplerisch genannt.
Tatsächlich werden alle Objekte unseres Systems nicht nur von unserer Leuchte angezogen, sondern auch voneinander. Daher kann sich keiner der Körper genau entlang einer Ellipse, einer Hyperbel oder eines Kreises bewegen. Wenn ein Körper während der Bewegung von den Keplerschen Gesetzen abweicht, dann dieseheißt Störung, und die Bewegung selbst heißt gestört. Das wird als echt betrachtet.
Bahnen von Himmelskörpern sind keine festen Ellipsen. Bei Anziehung durch andere Körper verändert sich die Bahnellipse.
Beitrag von I. Newton
Isaac Newton konnte aus Keplers Gesetzen der Planetenbewegung das Gesetz der universellen Gravitation ableiten. Newton nutzte die universelle Gravitation, um kosmisch-mechanische Probleme zu lösen.
Nach Isaac war der Fortschritt auf dem Gebiet der Himmelsmechanik die Entwicklung der mathematischen Wissenschaft, die verwendet wurde, um die Gleichungen zu lösen, die die Newtonschen Gesetze ausdrücken. Dieser Wissenschaftler konnte feststellen, dass die Schwerkraft des Planeten durch die Entfernung zu ihm und die Masse bestimmt wird, aber Indikatoren wie Temperatur und Zusammensetzung haben keine Auswirkung.
Newton hat in seiner wissenschaftlichen Arbeit gezeigt, dass das dritte Keplersche Gesetz nicht ganz korrekt ist. Er zeigte, dass es bei der Berechnung wichtig ist, die Masse des Planeten zu berücksichtigen, da die Bewegung und das Gewicht der Planeten zusammenhängen. Diese harmonische Kombination zeigt die Beziehung zwischen den Keplerschen Gesetzen und dem Newtonschen Gravitationsgesetz.
Astrodynamik
Die Anwendung der Gesetze von Newton und Kepler wurde zur Grundlage für die Entstehung der Astrodynamik. Dies ist ein Zweig der Himmelsmechanik, der die Bewegung künstlich geschaffener kosmischer Körper untersucht, nämlich: Satelliten, interplanetare Stationen, verschiedene Schiffe.
Astrodynamik befasst sich mit Berechnungen der Umlaufbahnen von Raumfahrzeugen und bestimmt auch, welche Parameter gestartet werden sollen, welche Umlaufbahn gestartet werden soll, welche Manöver durchgeführt werden müssen,Planung der Gravitationswirkung auf Schiffe. Und das sind längst nicht alle praktischen Aufgaben, die der Astrodynamik gestellt werden. Alle gewonnenen Ergebnisse werden in einer Vielzahl von Weltraummissionen verwendet.
Astrodynamik ist eng verwandt mit der Himmelsmechanik, die die Bewegung natürlicher kosmischer Körper unter dem Einfluss der Schwerkraft untersucht.
Umlaufbahnen
Unter dem Orbit versteht man die Flugbahn eines Punktes in einem gegebenen Raum. In der Himmelsmechanik wird allgemein angenommen, dass die Flugbahn eines Körpers im Gravitationsfeld eines anderen Körpers eine viel größere Masse hat. In einem rechtwinkligen Koordinatensystem kann die Trajektorie die Form eines Kegelschnitts haben, d. h. durch eine Parabel, Ellipse, Kreis, Hyperbel dargestellt werden. In diesem Fall fällt der Fokus mit der Mitte des Systems zusammen.
Lange Zeit glaubte man, dass Umlaufbahnen rund sein sollten. Wissenschaftler versuchten lange Zeit, genau die kreisförmige Version der Bewegung zu wählen, aber es gelang ihnen nicht. Und nur Kepler konnte erklären, dass sich die Planeten nicht auf einer Kreisbahn bewegen, sondern auf einer langgestreckten. Dadurch konnten drei Gesetze entdeckt werden, die die Bewegung von Himmelskörpern im Orbit beschreiben könnten. Kepler entdeckte die folgenden Elemente der Umlaufbahn: die Form der Umlaufbahn, ihre Neigung, die Position der Ebene der Umlaufbahn des Körpers im Raum, die Größe der Umlaufbahn und das Timing. Alle diese Elemente definieren eine Umlaufbahn, unabhängig von ihrer Form. Bei Berechnungen kann die Hauptkoordinatenebene die Ebene der Ekliptik, der Galaxie, des Planetenäquators usw. sein.
Mehrere Studien zeigen dasdie geometrische Form der Umlaufbahn kann elliptisch und abgerundet sein. Es gibt eine Unterteilung in geschlossen und offen. Entsprechend dem Neigungswinkel der Umlaufbahn zur Ebene des Erdäquators können Umlaufbahnen polar, geneigt und äquatorial sein.
Je nach Umlaufzeit um den Körper können Umlaufbahnen synchron oder sonnensynchron, tagsynchron, quasisynchron sein.
Wie Kepler sagte, haben alle Körper eine bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit, d.h. Umlaufgeschwindigkeit. Sie kann im gesamten Körperkreislauf konstant sein oder sich ändern.
