I. Kepler siv nws lub neej tag nrho los ua pov thawj tias peb lub hnub ci yog qee yam kev kos duab mystical. Thaum pib, nws tau sim ua pov thawj tias cov qauv ntawm lub cev zoo ib yam li niaj hnub polyhedra los ntawm Greek geometry thaum ub. Thaum lub sijhawm Kepler, rau lub ntiaj teb tau paub tias muaj nyob. Nws tau ntseeg tias lawv tau muab tso rau hauv cov khoom siv lead ua spheres. Raws li tus kws tshawb fawb, cov spheres no tau nyob hauv txoj hauv kev uas polyhedrons ntawm daim ntawv raug haum raws nraim ntawm cov neeg nyob sib ze. Nruab nrab ntawm Jupiter thiab Saturn muaj ib lub voos xwmfab sau nyob rau hauv ib puag ncig sab nraud uas tus kheej tau sau. Nruab nrab Mars thiab Jupiter yog tetrahedron, thiab lwm yam. Tom qab ntau xyoo ntawm kev soj ntsuam cov khoom saum ntuj ceeb tsheej, Kepler txoj cai tau tshwm sim, thiab nws tsis lees paub nws txoj kev xav ntawm polyhedra.
Laws
Lub geocentric Ptolemaic system ntawm lub ntiaj teb tau hloov los ntawm cov txheej txheem ntawm heliocentrichom tsim los ntawm Copernicus. Tseem tom qab ntawd, Kepler nrhiav pom cov cai ntawm kev txav ntawm cov ntiaj chaw nyob ib puag ncig lub hnub.
Tom qab ntau xyoo ntawm kev soj ntsuam ntawm cov ntiaj chaw, Kepler peb txoj cai tau tshwm sim. Xav txog lawv hauv kab lus.
Nyob
Raws li Kepler thawj txoj cai lij choj, tag nrho cov ntiaj chaw hauv peb lub cev txav mus raws qhov nkhaus kaw hu ua lub voj voos. Peb lub luminary yog nyob rau hauv ib qho ntawm cov foci ntawm lub ellipse. Muaj ob ntawm lawv: cov no yog ob lub ntsiab lus hauv qhov nkhaus, qhov sib npaug ntawm qhov kev ncua deb ntawm qhov twg mus rau ib qho taw tes ntawm lub ellipse yog tas li. Tom qab kev soj ntsuam ntev, tus kws tshawb fawb tau pom tias lub orbits ntawm tag nrho cov ntiaj chaw nyob rau hauv peb lub cev nyob rau hauv yuav luag tib lub dav hlau. Qee lub cev xilethi-aus txav hauv elliptical orbits ze rau lub voj voog. Thiab tsuas yog Pluto thiab Mars txav mus rau hauv lub voj voog ntau dua. Raws li qhov no, Kepler thawj txoj cai raug hu ua txoj cai ntawm ellipses.
Second Law
Kev kawm txog kev txav ntawm lub cev tso cai rau tus kws tshawb fawb los tsim kom pom tias qhov ceev ntawm lub ntiaj teb yog ntau dua thaum lub sijhawm uas nws nyob ze rau lub hnub, thiab tsawg dua thaum nws nyob ntawm qhov siab tshaj plaws ntawm lub hnub (cov no yog cov cov ntsiab lus ntawm perihelion thiab aphelion).
Kepler txoj cai thib ob hais tias cov hauv qab no: txhua lub ntiaj teb txav hauv ib lub dav hlau hla nruab nrab ntawm peb lub hnub qub. Nyob rau tib lub sijhawm, lub vojvoog vector txuas lub hnub thiab lub ntiaj teb nyob rau hauv kev kawm piav qhia txog thaj chaw sib npaug.
Yog li, nws yog qhov tseeb tias lub cev txav mus los ntawm cov neeg daj daj tsis sib luag, thiab muaj qhov siab tshaj plaws ntawm perihelion, thiab qhov tsawg kawg nkaus ceev ntawm aphelion. Hauv kev xyaum, qhov no tuaj yeem pom los ntawm kev txav ntawm lub ntiaj teb. Txhua xyoo thaum pib lub Ib Hlispeb ntiaj chaw, thaum lub sij hawm dhau los ntawm perihelion, txav ceev. Vim li no, kev txav ntawm lub hnub raws li hnub ci ntsa iab sai dua li lwm lub sijhawm ntawm lub xyoo. Thaum lub Xya Hli, lub ntiaj teb txav mus los ntawm aphelion, uas ua rau lub hnub txav mus qeeb dua raws li hnub poob.
Third Law
Raws li Kepler txoj cai thib peb, kev sib txuas yog tsim los ntawm lub sijhawm hloov pauv ntawm cov ntiaj chaw nyob ib puag ncig lub hnub qub thiab nws qhov nruab nrab ntawm qhov deb ntawm nws. Tus kws tshawb fawb siv txoj cai no rau txhua lub ntiaj teb ntawm peb lub cev.
Kev piav qhia txoj cai
Kepler txoj cai tsuas yog piav qhia tom qab Newton nrhiav pom txoj cai ntawm lub ntiajteb txawj nqus. Raws li nws, cov khoom siv lub cev koom nrog hauv kev sib cuam tshuam gravitational. Nws muaj universal universality, uas cuam tshuam rau tag nrho cov khoom ntawm cov khoom siv thiab lub cev teb. Raws li Newton, ob lub cev nyob ruaj khov ua haujlwm sib koom ua ke nrog lub zog sib npaug rau cov khoom ntawm lawv qhov hnyav thiab inversely proportional rau lub square ntawm qhov khoob ntawm lawv.
Kev npau taws
Kev txav ntawm lub cev ntawm peb lub hnub ci yog tswj los ntawm lub zog ntawm lub ntiajteb txawj nqus ntawm cov neeg daj daj. Yog hais tias lub cev tsuas yog attracted los ntawm lub zog ntawm lub hnub, ces cov ntiaj chaw yuav tsiv mus nyob ib ncig ntawm nws raws nraim raws li txoj cai ntawm Kepler txoj kev txav. Hom kev txav no hu ua unperturbed lossis Keplerian.
Qhov tseeb, txhua yam khoom ntawm peb lub cev tau nyiam tsis yog los ntawm peb lub teeb pom kev zoo xwb, tab sis kuj yog ib leeg. Yog li ntawd, tsis muaj leej twg ntawm lub cev tuaj yeem txav mus raws nraim li lub voj voog, ib qho hyperbola, lossis lub voj voog. Yog hais tias lub cev deviates los ntawm Kepler txoj cai thaum lub sij hawm txav, ces qhov nohu ua perturbation, thiab cov lus tsa suab nws tus kheej yog hu ua perturbed. Qhov ntawd yog qhov uas suav tias yog tiag.
Lub voj voog ntawm lub cev ntuj ceeb tsheej tsis yog ellipses ruaj khov. Thaum attraction los ntawm lwm lub cev, lub orbit ellipse hloov.
Kev koom tes ntawm I. Newton
Isaac Newton muaj peev xwm txiav txim siab los ntawm Kepler txoj cai ntawm kev txav ntawm lub ntiaj teb txoj cai ntawm universal gravitation. Newton siv universal gravitation los daws cov teeb meem cosmic-mechanical.
Tom qab Isaac, kev nce qib hauv thaj chaw ntawm lub hnub qub mechanics yog kev txhim kho ntawm lej science siv los daws qhov sib npaug qhia Newton txoj cai. Tus kws tshawb fawb no muaj peev xwm tsim tau tias lub ntiajteb txawj nqus yog txiav txim siab los ntawm qhov kev ncua deb ntawm nws thiab huab hwm coj, tab sis qhov ntsuas kub thiab qhov sib xyaw tsis muaj qhov cuam tshuam.
Hauv nws txoj haujlwm tshawb fawb, Newton tau qhia tias txoj cai Keplerian thib peb tsis raug kiag li. Nws qhia tau hais tias thaum xam nws yog ib qho tseem ceeb uas yuav tsum tau coj mus rau hauv tus account lub loj ntawm lub ntiaj chaw, txij li thaum lub zog thiab qhov hnyav ntawm lub ntiaj chaw muaj feem xyuam nrog. Qhov kev sib xyaw ua ke no qhia txog kev sib raug zoo ntawm Keplerian txoj cai thiab Newton txoj cai ntawm lub ntiajteb txawj nqus.
Astrodynamics
Kev siv cov cai ntawm Newton thiab Kepler tau los ua lub hauv paus rau qhov tshwm sim ntawm astrodynamics. Qhov no yog ib ceg ntawm celestial mechanics uas kawm txog kev txav ntawm lub cev tsim cosmic, uas yog: satellites, interplanetary chaw nres tsheb, ntau lub nkoj.
Astrodynamics koom nrog hauv kev suav ntawm lub orbits ntawm lub dav hlau, thiab tseem txiav txim siab seb qhov kev txwv tsis pub tshaj tawm, uas lub orbit yuav tsum tau ua, dab tsi maneuvers yuav tsum tau ua,npaj cov nyhuv gravitational ntawm cov nkoj. Thiab cov no tsis yog txhua txoj haujlwm ua haujlwm uas tau muab tso ua ntej astrodynamics. Tag nrho cov txiaj ntsig tau txais yog siv ntau qhov chaw tshaj tawm txoj moo zoo.
Astrodynamics muaj feem cuam tshuam nrog lub hnub qub mechanics, uas kawm txog kev txav ntawm lub cev cosmic ntuj nyob rau hauv lub zog ntawm lub ntiajteb txawj nqus.
Orbits
Nyob rau hauv lub orbit to taub lub trajectory ntawm ib tug taw tes nyob rau hauv ib tug muab qhov chaw. Hauv celestial mechanics, feem ntau ntseeg tau tias txoj hauv kev ntawm ib lub cev hauv qhov gravitational ntawm lwm lub cev muaj qhov loj dua. Nyob rau hauv ib lub voj voog sib koom ua ke, qhov kev sib tw yuav yog nyob rau hauv daim ntawv ntawm conic seem, i.e. yuav sawv cev los ntawm parabola, ellipse, lub voj voog, hyperbola. Nyob rau hauv rooj plaub no, lub tsom xam yuav coincide nrog lub hauv paus ntawm lub system.
Ntawm ntev nws tau ntseeg tias lub voj voog yuav tsum nyob ib puag ncig. Tau ntev heev, cov kws tshawb fawb tau sim xaiv raws nraim lub voj voog ntawm lub zog, tab sis lawv tsis ua tiav. Thiab tsuas yog Kepler tuaj yeem piav qhia tias cov ntiaj chaw tsis txav mus rau hauv lub voj voog ncig, tab sis nyob rau hauv ib qho elongated. Qhov no ua rau nws muaj peev xwm nrhiav tau peb txoj cai uas tuaj yeem piav qhia txog kev txav ntawm lub cev xilethi-aus hauv lub orbit. Kepler nrhiav pom cov hauv qab no ntawm lub orbit: qhov zoo li lub orbit, nws inclination, txoj hauj lwm ntawm lub dav hlau ntawm lub cev orbit nyob rau hauv qhov chaw, qhov loj ntawm lub orbit, thiab lub sij hawm. Tag nrho cov ntsiab lus no txhais lub orbit, tsis hais nws cov duab. Hauv kev suav, lub dav hlau ua haujlwm tseem ceeb tuaj yeem yog lub dav hlau ntawm ecliptic, galaxy, planetary equator, thiab lwm yam.
Ntau qhov kev tshawb fawb qhia tiascov duab geometric ntawm lub orbit tuaj yeem ua elliptical thiab sib npaug. Muaj kev faib ua kaw thiab qhib. Raws li lub kaum sab xis ntawm inclination ntawm lub orbit mus rau lub dav hlau ntawm lub ntiaj teb txoj kab nruab nrab, orbits yuav ua tau polar, inclined thiab equatorial.
Raws li lub sijhawm ntawm kev hloov pauv ntawm lub cev, lub voj voog tuaj yeem ua synchronous lossis hnub-synchronous, synchronous-diurnal, quasi-synchronous.
Raws li Kepler tau hais, txhua lub cev muaj qee qhov kev txav nrawm, piv txwv li. orbital ceev. Nws tuaj yeem ua tsis tu ncua thoob plaws tag nrho cov ncig ncig lub cev lossis hloov pauv.
