I. Kepler egész életében megpróbálta bebizonyítani, hogy naprendszerünk valamiféle misztikus művészet. Kezdetben azt próbálta bizonyítani, hogy a rendszer szerkezete hasonló az ókori görög geometriából származó szabályos poliéderekhez. Kepler idejében hat bolygó létezését ismerték. Azt hitték, hogy kristálygömbökbe helyezték őket. A tudós szerint ezek a gömbök úgy helyezkedtek el, hogy a megfelelő formájú poliéderek pontosan illeszkedtek a szomszédos gömbök közé. A Jupiter és a Szaturnusz közé a külső környezetbe beírt kocka van, amelybe a gömb be van írva. A Mars és a Jupiter között van egy tetraéder, és így tovább. Sok évnyi égi objektumok megfigyelése után megjelentek Kepler törvényei, és megcáfolta a poliéder elméletét.
Törvények
A világ geocentrikus Ptolemaioszi rendszerét a heliocentrikus rendszer váltotta felKopernikusz által létrehozott típus. Még később Kepler felfedezte a Nap körüli bolygók mozgásának törvényeit.
A bolygók sokéves megfigyelése után megjelent Kepler három törvénye. Vegye figyelembe őket a cikkben.
Először
Kepler első törvénye szerint rendszerünk összes bolygója egy ellipszisnek nevezett zárt görbe mentén mozog. Világítótestünk az ellipszis egyik gócában található. Ezek közül kettő van: ez a görbén belüli két pont, azon távolságok összege, amelyektől az ellipszis bármely pontjaig állandó. Hosszas megfigyelések után a tudósnak sikerült feltárnia, hogy rendszerünk összes bolygójának pályája szinte egy síkban helyezkedik el. Egyes égitestek elliptikus pályán mozognak közel egy körhöz. És csak a Plútó és a Mars mozog elnyújtottabb pályán. Ez alapján Kepler első törvényét az ellipszis törvényének nevezték.
Második törvény
A testek mozgásának tanulmányozása lehetővé teszi a tudós számára, hogy megállapítsa, hogy a bolygó sebessége nagyobb abban az időszakban, amikor közelebb van a Naphoz, és kisebb, amikor a legnagyobb távolságra van a Naptól (ezek a perihélium és aphelion pontjai).
Kepler második törvénye a következőt mondja: minden bolygó a csillagunk középpontján áthaladó síkban mozog. Ugyanakkor a Napot és a vizsgált bolygót összekötő sugárvektor egyenlő területeket ír le.
Így világos, hogy a testek egyenetlenül mozognak a sárga törpe körül, és maximális sebességük a perihéliumban, minimális sebességük pedig az aphelionban van. A gyakorlatban ez a Föld mozgásából is látszik. Évente január elejénbolygónk a perihéliumon való áthaladás során gyorsabban mozog. Emiatt a Nap mozgása az ekliptika mentén gyorsabb, mint az év más szakaszaiban. Július elején a Föld áthalad az aphelionon, aminek következtében a Nap lassabban mozog az ekliptika mentén.
Harmadik törvény
Kepler harmadik törvénye szerint kapcsolat jön létre a csillag körüli bolygók forgási ideje és a csillagtól való átlagos távolsága között. A tudós ezt a törvényt rendszerünk összes bolygójára alkalmazta.
Törvénymagyarázat
Kepler törvényeit csak azután tudták megmagyarázni, hogy Newton felfedezte a gravitációs törvényt. Eszerint a fizikai objektumok gravitációs kölcsönhatásban vesznek részt. Univerzális univerzális, amely minden tárgyi tárgyra és fizikai mezőre hatással van. Newton szerint két álló test kölcsönösen hat egymásra olyan erővel, amely arányos a súlyuk szorzatával, és fordítottan arányos a köztük lévő rés négyzetével.
Felháborodott mozgás
Naprendszerünk testeinek mozgását a sárga törpe gravitációs ereje szabályozza. Ha a testeket csak a Nap ereje vonzza, akkor a bolygók pontosan a Kepler-féle mozgástörvények szerint mozognának körülötte. Ezt a fajta mozgást zavartalannak vagy keplerinek nevezik.
Valójában rendszerünk összes tárgyát nemcsak a világítótestünk vonzza, hanem egymás is. Ezért egyik test sem tud pontosan mozogni ellipszis, hiperbola vagy kör mentén. Ha egy test mozgás közben eltér Kepler törvényeitől, akkor ezperturbációnak nevezzük, magát a mozgást pedig perturbáltnak. Ez az, ami valósnak számít.
Az égitestek pályái nem rögzített ellipszisek. Más testek vonzása során a pályaellipszis megváltozik.
I. Newton közreműködése
Isaac Newton képes volt levezetni a Kepler-féle bolygómozgási törvényeket az egyetemes gravitáció törvényére. Newton az univerzális gravitációt használta kozmikus-mechanikai problémák megoldására.
Isac után az égimechanika területén a Newton-törvényeket kifejező egyenletek megoldására használt matematikai tudomány fejlődése volt. Ennek a tudósnak sikerült megállapítania, hogy a bolygó gravitációját a távolság és a tömeg határozza meg, de az olyan mutatók, mint a hőmérséklet és az összetétel, nincs hatással.
Newton tudományos munkájában kimutatta, hogy a harmadik Kepleri törvény nem teljesen pontos. Megmutatta, hogy a számításnál fontos figyelembe venni a bolygó tömegét, mivel a bolygók mozgása és súlya összefügg. Ez a harmonikus kombináció megmutatja a kapcsolatot a Kepleri törvények és a Newton-féle gravitációs törvény között.
Asztrodinamika
Newton és Kepler törvényeinek alkalmazása lett az asztrodinamika kialakulásának alapja. Ez az égi mechanika egyik ága, amely mesterségesen létrehozott kozmikus testek mozgását tanulmányozza, nevezetesen: műholdak, bolygóközi állomások, különféle hajók.
Az Astrodynamics az űrhajók pályáinak számításaival foglalkozik, és azt is meghatározza, hogy milyen paramétereket kell indítani, melyik pályát kell elindítani, milyen manővereket kell végrehajtani,a gravitációs hatás tervezése a hajókon. És ezek korántsem mindazok a gyakorlati feladatok, amelyeket az asztrodinamika elé helyeznek. Az összes kapott eredményt a legkülönfélébb űrmissziók során használják fel.
Az asztrodinamika szorosan kapcsolódik az égi mechanikához, amely a természetes kozmikus testek gravitáció hatására történő mozgását vizsgálja.
Orbits
A pálya alatt értse meg egy pont pályáját egy adott térben. Az égi mechanikában általánosan elterjedt az a vélemény, hogy egy test röppályája egy másik test gravitációs mezejében sokkal nagyobb tömegű. A téglalap alakú koordinátarendszerben a pálya lehet kúpszelvény formájú, pl. parabola, ellipszis, kör, hiperbola ábrázolja. Ebben az esetben a fókusz egybeesik a rendszer középpontjával.
Sokáig azt hitték, hogy a pályáknak kereknek kell lenniük. A tudósok hosszú ideig próbálták pontosan kiválasztani a mozgás körkörös változatát, de nem jártak sikerrel. Azt pedig csak Kepler tudta megmagyarázni, hogy a bolygók nem körpályán, hanem megnyúlt pályán mozognak. Ez lehetővé tette három olyan törvény felfedezését, amelyek leírhatják az égitestek mozgását a pályán. Kepler a pálya következő elemeit fedezte fel: a pálya alakja, dőlésszöge, a test keringési síkjának helyzete a térben, a pálya mérete és az időzítés. Ezen elemek mindegyike meghatároz egy pályát, függetlenül annak alakjától. A számításoknál a fő koordinátasík lehet az ekliptika, a galaxis, a bolygóegyenlítő stb. síkja.
Számos tanulmány bizonyítjaa pálya geometriai alakja lehet elliptikus és lekerekített. Van egy felosztás zárt és nyitott. A pályának az egyenlítő síkjához viszonyított dőlésszöge szerint a pályák lehetnek polárisak, ferde és egyenlítőiek.
A test körüli forgási periódustól függően a pályák lehetnek szinkronok vagy napszinkronok, szinkron-nappaliak, kvázi-szinkronok.
Ahogy Kepler mondta, minden testnek van egy bizonyos mozgási sebessége, pl. keringési sebesség. Állandó lehet a test körüli teljes keringés során, vagy változhat.
