I. Kepler brugte hele sit liv på at prøve at bevise, at vores solsystem er en slags mystisk kunst. Indledningsvis forsøgte han at bevise, at systemets struktur ligner almindelige polyedre fra oldgræsk geometri. På Keplers tid var der kendt seks planeter. Man mente, at de var placeret i krystalkugler. Ifølge videnskabsmanden var disse sfærer placeret på en sådan måde, at polyeder af den korrekte form passer nøjagtigt mellem de tilstødende sfærer. Mellem Jupiter og Saturn er der en terning indskrevet i det ydre miljø, hvori kuglen er indskrevet. Mellem Mars og Jupiter er et tetraeder, og så videre. Efter mange års observation af himmellegemer dukkede Keplers love op, og han tilbageviste sin teori om polyeder.
love
Verdens geocentriske ptolemæiske system blev erstattet af det heliocentriske systemtype skabt af Copernicus. Endnu senere opdagede Kepler bevægelseslovene for planeterne omkring Solen.
Efter mange års observationer af planeterne dukkede Keplers tre love op. Overvej dem i artiklen.
Første
Ifølge Keplers første lov bevæger alle planeterne i vores system sig langs en lukket kurve kaldet en ellipse. Vores armatur er placeret i en af ellipsens brændpunkter. Der er to af dem: disse er to punkter inde i kurven, summen af de afstande, hvorfra til ethvert punkt på ellipsen er konstant. Efter lange observationer var videnskabsmanden i stand til at afsløre, at kredsløbene for alle planeterne i vores system er placeret næsten i samme plan. Nogle himmellegemer bevæger sig i elliptiske baner tæt på en cirkel. Og kun Pluto og Mars bevæger sig i mere aflange baner. Baseret på dette blev Keplers første lov kaldt ellipseloven.
Anden lov
At studere kroppens bevægelser gør det muligt for videnskabsmanden at fastslå, at planetens hastighed er større i den periode, hvor den er tættere på Solen, og mindre, når den er i sin maksimale afstand fra Solen (disse er de punkter med perihelion og aphelion).
Keplers anden lov siger følgende: hver planet bevæger sig i et plan, der passerer gennem midten af vores stjerne. Samtidig beskriver radiusvektoren, der forbinder Solen og planeten, der undersøges, lige store arealer.
Det er således tydeligt, at kroppene bevæger sig ujævnt rundt om den gule dværg og har en maksimal hastighed ved perihelium og en minimumshastighed ved aphelium. I praksis kan dette ses ud fra Jordens bevægelse. Årligt i begyndelsen af januarvores planet bevæger sig hurtigere under passagen gennem perihelium. På grund af dette er solens bevægelse langs ekliptikken hurtigere end på andre tidspunkter af året. I begyndelsen af juli bevæger Jorden sig gennem aphelion, hvilket får Solen til at bevæge sig langsommere langs ekliptika.
Tredje lov
Ifølge Keplers tredje lov etableres en forbindelse mellem planeternes omdrejningsperiode omkring stjernen og dens gennemsnitlige afstand fra den. Videnskabsmanden anvendte denne lov på alle planeterne i vores system.
Forklaring af love
Keplers love kunne kun forklares efter Newtons opdagelse af tyngdeloven. Ifølge den deltager fysiske objekter i gravitationsinteraktion. Den har universel universalitet, som påvirker alle objekter af den materielle type og fysiske felter. Ifølge Newton virker to stationære legemer indbyrdes med en kraft, der er proportional med produktet af deres vægt og omvendt proportional med kvadratet af mellemrummene mellem dem.
Indigneret bevægelse
Bevægelsen af vores solsystems kroppe styres af tyngdekraften fra den gule dværg. Hvis kroppe kun blev tiltrukket af Solens kraft, ville planeterne bevæge sig omkring den nøjagtigt i overensstemmelse med Keplers bevægelseslove. Denne type bevægelse kaldes uforstyrret eller Keplerian.
Faktisk tiltrækkes alle objekter i vores system ikke kun af vores lys, men også af hinanden. Derfor kan ingen af kroppene bevæge sig nøjagtigt langs en ellipse, en hyperbel eller en cirkel. Hvis en krop afviger fra Keplers love under bevægelse, så er dettekaldes forstyrrelse, og selve bevægelsen kaldes forstyrret. Det er det, der betragtes som ægte.
Himmellegemers kredsløb er ikke faste ellipser. Under tiltrækning af andre kroppe ændres baneellipsen.
Bidrag fra I. Newton
Isaac Newton var i stand til at udlede loven om universel gravitation ud fra Keplers love for planetarisk bevægelse. Newton brugte universel gravitation til at løse kosmisk-mekaniske problemer.
Efter Isaac var fremskridt inden for himmelmekanik udviklingen af den matematiske videnskab, der blev brugt til at løse de ligninger, der udtrykker Newtons love. Denne videnskabsmand var i stand til at fastslå, at planetens tyngdekraft er bestemt af afstanden til den og massen, men sådanne indikatorer som temperatur og sammensætning har ingen effekt.
I sit videnskabelige arbejde viste Newton, at den tredje Keplerske lov ikke er helt nøjagtig. Han viste, at når man beregner, er det vigtigt at tage højde for planetens masse, da planeternes bevægelse og vægt er relateret. Denne harmoniske kombination viser forholdet mellem Keplerske love og Newtons tyngdelov.
Astrodynamics
Anvendelsen af Newtons og Keplers love blev grundlaget for fremkomsten af astrodynamikken. Dette er en gren af himmelmekanikken, der studerer bevægelsen af kunstigt skabte kosmiske legemer, nemlig: satellitter, interplanetariske stationer, forskellige skibe.
Astrodynamics er engageret i beregninger af rumfartøjers kredsløb og bestemmer også hvilke parametre der skal opsendes, hvilken bane der skal opsendes, hvilke manøvrer der skal udføres,planlægning af gravitationseffekten på skibe. Og det er på ingen måde alle de praktiske opgaver, der sættes før astrodynamik. Alle de opnåede resultater bruges i en lang række rummissioner.
Astrodynamik er tæt beslægtet med himmelmekanik, som studerer bevægelsen af naturlige kosmiske legemer under påvirkning af tyngdekraften.
Orbits
Under kredsløbet forstå banen for et punkt i et givet rum. I den himmelske mekanik er det almindeligt antaget, at et legemes bane i et andet legemes tyngdefelt har en meget større masse. I et rektangulært koordinatsystem kan banen være i form af et keglesnit, dvs. være repræsenteret ved en parabel, ellipse, cirkel, hyperbel. I dette tilfælde vil fokus falde sammen med midten af systemet.
I lang tid troede man, at baner skulle være runde. I ret lang tid forsøgte forskere at vælge præcis den cirkulære version af bevægelsen, men det lykkedes ikke. Og kun Kepler var i stand til at forklare, at planeterne ikke bevæger sig i en cirkulær bane, men i en aflang. Dette gjorde det muligt at opdage tre love, der kunne beskrive himmellegemers bevægelse i kredsløb. Kepler opdagede følgende elementer i kredsløbet: banens form, dens hældning, positionen af planet for kroppens kredsløb i rummet, kredsløbets størrelse og timingen. Alle disse elementer definerer en bane, uanset dens form. I beregninger kan hovedkoordinatplanet være planet for ekliptika, galakse, planetær ækvator osv.
Flere undersøgelser viser detden geometriske form af banen kan være elliptisk og afrundet. Der er en opdeling i lukket og åbent. Alt efter banens hældningsvinkel i forhold til planet for jordens ækvator kan baner være polære, skrånende og ækvatoriale.
I henhold til omdrejningsperioden rundt om kroppen kan baner være synkrone eller solsynkrone, synkrone-daglige, kvasisynkrone.
Som Kepler sagde, har alle kroppe en vis bevægelseshastighed, dvs. omløbshastighed. Den kan være konstant gennem hele kredsløbet rundt i kroppen eller ændre sig.
