Небесна механика

Небесна механика е гранка на астрономијата која се занимава со движењата на небесните тела. Историски, небесната механика ги применува законите од физиката (механика) на астрономски објекти,како ѕвезди и планети, за да добие информации за нивната положба во текот на годината како и полиња од Орбитална механика (астродинамика), која ги проучува орбитите на вештачките сателити и Месечевата теорија која ја проучува орбитата на месечината. Пред Кеплер постоела мала врска помеѓу точното, квантитативно предвидување на планетарните позиции, користење на геометриски или нумерички техники и современите дискусии за физичките причини за движењето на планетите.

Историја на небесна механика
Модерната аналитичка небесна механика започнала пред повеќе од 329 години принципот од 1687 на Исак Њутн. Името небесна механика е понов термин од тоа. Њутн напишал дека полето треба да се вика рационална механика. Терминот динамика пристигнал со мало писмо со Готфрид Лајбниц, и по повеќе од еден век по Њутон, Пјер Симон Лаплас го претставил терминот небесна механика.

Јоханес Кеплер 
Неговата работа довела до современите закони на планетарни орбити, кои ги создал користејќи ги неговите физички принципи и планетарни набљудувања од Тихо Брахе. Кеплеровиот модел многу ја подобрил прецизноста на предвидувањата на планетарното движење, години пред Исак Њутн да го создаде својот закон за гравитација во 1686.

Исак Њутн

Исак Њутн (25 декември 1642-31 март 1727) е заслужен за идејата дека движењето на објектите во вселената, како планетите, сонцето, месечината, и движењето на Земјата како ѓулиња и јаболка што паѓаат, може да се опишат со истите физички закони. Тој ги соединил небесна и Земјина динамика. Користејќи го Њутновиот закон за универзална гравитација, докажувајќи дека Кеплеровиот закон за кружна орбита е едноставен. Елиптичните орбити вклучуваат по сложени пресметки, кои Њутн ги вклучил во неговиот принцип.

 Јозеф Луј Лагранж  
По Њутн, Лагранж (25 јануари 1736-10 април 1813) пробал да го реши проблемот со 3 тела, анализирајќи ја стабилноста на планетарните орбити, и го открил постоењето на Лаграниани точки.

Лагранж исто така ги реформулирал принципите на класичната механика, нагласувајќи ја енергијата повеќе од силата и создавајќи метод за користење единствена поларно координатна равенка за да се опише орбита, дури и тие што се параболични и хиперболични. Ова е корисно за да се пресмета однесувањето на планетите, кометите и сл. Скорешно исто така стана корисно и за пресметување на траекториите на вселенските возила.

 Сајмон Њуком 
Сајмон Њуком (12 март 1835-11 јули 1909) бил Канадо-Американски астроном кој ја проучувал табелата на Петар Андреас Хансен за месечеви позиции. Во 1877 поддржан од Џорџ Вилијам Хил, повторно ги пресметал поважните астрономски константи.По 1884, тој соработувал со А.М.В. Даунинг правејќи план да се решат многуте интернационални недоразбирања на оваа тема. Додека да присуствува на конференцијата за стандардизација во Париз, Франција во мај 1886 меѓународниот консензус решил дека сите ефемериди треба да се засновани на пресметките на Њуком. На понатамошна конференција во 1950 ги потврдиле константите на Њуком како меѓународен стандард.

Алберт Ајнштајн 
Алберт Ајнштајн (14 март 1879-18 април 1955) ја објаснил аномалната прецесија на Меркуровиот перихел во неговото дело од 1916 за основата на општата теорија за релативноста. Ова ги довело астрономите да препознаат дека Њутновата механика не ја снабдува најголемата прецизност. Биле набљудувани бинарни пулсари, првиот во 1974, чии орбити не само што имале потреба од општа релативност за да бидат објаснети, туку нивната еволуција го докажува постоењето на гравитациско зрачење, откритие кое довело до Нобеловата награда за физика во 1993.

 Теорија на пертурбација 
Теорија пертурбација се состои од математички методи кои се користат да се открие приближното решение на проблемите кои неможат точно да се решат. (Блиску е поврзано со бројчена анализа,која е античка). Нај раната употреба на теоријата на пертурбација е за да ги реши проблемите од небесна механика кои инаку би биле нерешливи:Њутновото решение за орбитата на Месечината, која се движи забележливо поразлично од едноставна Кеплерова елипса поради гравитацијата на Земјата и Сонцето кои се противат.

Методите на пертурбација започнуваат поедноставена форма од оригиналниот проблем, кој е внимателно избран за да биде точно решен. Во небесна механика,ова вообичаено е Кеплерова елипса, која е точна кога има само 2 гравитациски тела(како Земјата и Месечината) или кружна орбита која е точна само во случаи во кои има движење на само 2 тела, но ова е често доволно прецизно за практична примена.

Решениот но упростен проблем а потоа "пертурбиран" за кондицијалите да бидат поблиски до реалниот проблем, како вклучувајќи ја гравитацијата на трето тело(како Сонцето). Најмалите промени можат и самите да бидат поедноставени и да бидат искористени како исправки. Бидејќи поеднастувањата не запознаваат со секој чекор од патот, исправките никогаш не се совршени,но и само еден циклус од исправки често придонесува зачудувачки подобро приближно решение на вистинскиот проблем.

Не е задолжително да се запре по еден циклус од исправки. Делумно корегиран проблем може поврорно да се искористи како почетна точка за нареден циклус од исправки. Честата тешкотија со методот е што со исправките постепено решението станува се по комплетно, па секој циклус е се потежок за справување од претходниот. Њутон во врска со проблемот на орбитата на Месечината рекол "Направи да ме боли главата".

Оваа генерална процедура- започнувајќи со поедноставен проблем па постепено додавајќи исправки кои ја прават почетната точка на корегиран проблем кој е поблизу до вистинската ситуација-ова е широко користена математичка алатка во напредни науки и инжинерството.Тоа е природно проширување на "Нагаѓај,провери, и поправи" методот користен во антиката со бројки.

Поврзано

 Астрометрија
 Астеродинамика
 Небесна навигација
 Динамика на небесни сфери
 Гравитација
 Бројчена анализа
 орбита
 Орбитални елементи
 Сателит
 Месечева теорија

Додатна литература
Encyclopedia:Celestial mechanics Scholarpedia Expert articles

 Надворешни врски 

 Astronomy of the Earth's Motion in Space, high-school level educational web site by David P. Stern
Newtonian Dynamics Undergraduate level course by Richard Fitzpatrick. This includes Langrangian and Hamiltonian Dynamics and applications to celestial mechanics, gravitational potential theory, the 3-body problem and Lunar motion (an example of the 3-body problem with the Sun, Moon, and the Earth).


Категорија:Астрометрија