I. Կեպլերն իր ամբողջ կյանքը ծախսեց՝ փորձելով ապացուցել, որ մեր արեգակնային համակարգը միստիկ արվեստ է։ Սկզբում նա փորձել է ապացուցել, որ համակարգի կառուցվածքը նման է հին հունական երկրաչափության կանոնավոր բազմաեզրերին։ Կեպլերի ժամանակ հայտնի էր, որ գոյություն ունեին վեց մոլորակներ։ Ենթադրվում էր, որ դրանք տեղադրված են բյուրեղյա գնդերի մեջ։ Գիտնականի խոսքով՝ այս գնդերն այնպես են տեղակայվել, որ ճիշտ ձևի բազմաիդրոնները ճիշտ տեղավորվում են հարևան գնդերի միջև։ Յուպիտերի և Սատուրնի միջև կա մի խորանարդ, որը գրված է արտաքին միջավայրում, որի մեջ ներգծված է գունդը: Մարսի և Յուպիտերի միջև քառաեդրոն է և այլն: Երկար տարիներ երկնային օբյեկտները դիտելուց հետո ի հայտ եկան Կեպլերի օրենքները, և նա հերքեց պոլիեդրների իր տեսությունը:
Օրենքներ
Աշխարհի երկրակենտրոն Պտղոմեոսյան համակարգը փոխարինվեց հելիոկենտրոն համակարգովԿոպեռնիկոսի ստեղծած տեսակը։ Դեռ ավելի ուշ Կեպլերը հայտնաբերեց Արեգակի շուրջ մոլորակների շարժման օրենքները։
Մոլորակների երկար տարիների դիտարկումներից հետո հայտնվեցին Կեպլերի երեք օրենքները: Դիտարկենք դրանք հոդվածում։
Առաջին
Կեպլերի առաջին օրենքի համաձայն՝ մեր համակարգի բոլոր մոլորակները շարժվում են փակ կորի երկայնքով, որը կոչվում է էլիպս։ Մեր լուսատուը գտնվում է էլիպսի օջախներից մեկում։ Դրանք երկուսն են. դրանք կորի ներսում երկու կետեր են, որոնցից մինչև էլիպսի ցանկացած կետ հեռավորությունների գումարը հաստատուն է: Երկարատև դիտարկումներից հետո գիտնականը կարողացավ պարզել, որ մեր համակարգի բոլոր մոլորակների ուղեծրերը գտնվում են գրեթե նույն հարթության վրա: Որոշ երկնային մարմիններ շարժվում են էլիպսաձեւ ուղեծրերով, որոնք մոտ են շրջանագծին։ Եվ միայն Պլուտոնն ու Մարսը ավելի երկարաձգված ուղեծրերով են շարժվում։ Դրա հիման վրա Կեպլերի առաջին օրենքը կոչվեց էլիպսների օրենք։
Երկրորդ Օրենք
Մարմինների շարժման ուսումնասիրությունը թույլ է տալիս գիտնականին պարզել, որ մոլորակի արագությունն ավելի մեծ է այն ժամանակաշրջանում, երբ այն ավելի մոտ է Արեգակին, և ավելի քիչ, երբ այն գտնվում է Արեգակից առավելագույն հեռավորության վրա (սրանք են. պերիհելիոնի և աֆելիոնի կետերը):
Կեպլերի երկրորդ օրենքը ասում է հետևյալը. յուրաքանչյուր մոլորակ շարժվում է մեր աստղի կենտրոնով անցնող հարթությամբ: Միևնույն ժամանակ, Արեգակն ու ուսումնասիրվող մոլորակը կապող շառավիղի վեկտորը նկարագրում է հավասար տարածքներ։
Այսպիսով, պարզ է, որ մարմինները շարժվում են դեղին թզուկի շուրջը անհավասարաչափ, և ունեն առավելագույն արագություն պերիհելիում և նվազագույն արագություն աֆելիոնում: Գործնականում դա երևում է Երկրի շարժումից։ Ամեն տարի հունվարի սկզբինմեր մոլորակը պերիհելիոնի միջով անցնելիս ավելի արագ է շարժվում: Դրա պատճառով Արեգակի շարժումը խավարածրի երկայնքով ավելի արագ է, քան տարվա մյուս ժամանակներում։ Հուլիսի սկզբին Երկիրը շարժվում է աֆելիոնի միջով, որի պատճառով Արեգակը ավելի դանդաղ է շարժվում խավարածրի երկայնքով:
Երրորդ Օրենք
Ըստ Կեպլերի երրորդ օրենքի՝ կապ է հաստատվում աստղի շուրջ մոլորակների պտույտի ժամանակաշրջանի և նրանից միջին հեռավորության միջև։ Գիտնականն այս օրենքը կիրառել է մեր համակարգի բոլոր մոլորակների վրա։
Օրենքների բացատրություն
Կեպլերի օրենքները կարող էին բացատրվել միայն Նյուտոնի կողմից գրավիտացիայի օրենքի հայտնաբերումից հետո: Ըստ դրա՝ ֆիզիկական օբյեկտները մասնակցում են գրավիտացիոն փոխազդեցությանը։ Այն ունի ունիվերսալ ունիվերսալություն, որն ազդում է նյութական տիպի բոլոր օբյեկտների և ֆիզիկական դաշտերի վրա: Ըստ Նյուտոնի՝ երկու անշարժ մարմիններ փոխադարձաբար գործում են իրենց քաշի արտադրյալին համամասնական ուժով և նրանց միջև բացերի քառակուսուն հակադարձ համեմատական ուժով։
Վրդովված շարժում
Մեր Արեգակնային համակարգի մարմինների շարժումը կառավարվում է դեղին թզուկի ձգողության ուժով։ Եթե մարմինները ձգվեին միայն Արեգակի ուժով, ապա մոլորակները կշարժվեին նրա շուրջը հենց Կեպլերի շարժման օրենքների համաձայն։ Շարժման այս տեսակը կոչվում է անխռով կամ կեպլերյան:
Իրականում մեր համակարգի բոլոր օբյեկտները ձգվում են ոչ միայն մեր լուսատուով, այլև միմյանցով: Հետևաբար, մարմիններից ոչ մեկը չի կարող ճիշտ շարժվել էլիպսի, հիպերբոլայի կամ շրջանագծի երկայնքով: Եթե շարժման ընթացքում մարմինը շեղվում է Կեպլերի օրենքներից, ապա սակոչվում է խառնաշփոթ, իսկ ինքնին շարժումը կոչվում է խաթարված: Հենց դա է համարվում իրական։
Երկնային մարմինների ուղեծրերը ֆիքսված էլիպսներ չեն: Այլ մարմինների կողմից գրավչության ժամանակ ուղեծրի էլիպսը փոխվում է։
Նյուտոնի ներդրումը
Իսահակ Նյուտոնը կարողացավ Կեպլերի մոլորակների շարժման օրենքներից եզրակացնել համընդհանուր ձգողության օրենքը: Նյուտոնը տիեզերական-մեխանիկական խնդիրներ լուծելու համար օգտագործեց համընդհանուր ձգողականությունը։
Իսահակից հետո երկնային մեխանիկայի ոլորտում առաջընթացը մաթեմատիկական գիտության զարգացումն էր, որն օգտագործվում էր Նյուտոնի օրենքներն արտահայտող հավասարումները լուծելու համար: Այս գիտնականին հաջողվել է պարզել, որ մոլորակի ձգողականությունը որոշվում է նրանից հեռավորությունից և զանգվածից, սակայն այնպիսի ցուցանիշներ, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը և կազմը, ազդեցություն չունեն։
Իր գիտական աշխատության մեջ Նյուտոնը ցույց տվեց, որ երրորդ Կեպլերի օրենքը լիովին ճշգրիտ չէ: Նա ցույց տվեց, որ հաշվարկելիս կարևոր է հաշվի առնել մոլորակի զանգվածը, քանի որ մոլորակների շարժումն ու քաշը կապված են։ Այս ներդաշնակ համակցությունը ցույց է տալիս Կեպլերի օրենքների և Նյուտոնի ձգողության օրենքի միջև կապը։
Աստրոդինամիկա
Նյուտոնի և Կեպլերի օրենքների կիրառումը հիմք դարձավ աստղադինամիկայի առաջացման համար: Սա երկնային մեխանիկայի մի ճյուղ է, որն ուսումնասիրում է արհեստականորեն ստեղծված տիեզերական մարմինների՝ արբանյակների, միջմոլորակային կայանների, տարբեր նավերի շարժումը։
Աստրոդինամիկան զբաղվում է տիեզերանավերի ուղեծրերի հաշվարկով, ինչպես նաև որոշում է, թե ինչ պարամետրերով պետք է արձակվի, որ ուղեծիրը արձակվի, ինչ մանևրներ պետք է կատարվեն,նավերի վրա գրավիտացիոն էֆեկտի պլանավորում։ Եվ դրանք ամենևին էլ այն բոլոր գործնական առաջադրանքները չեն, որոնք դրված են աստղադինամիկայի առաջ։ Ստացված բոլոր արդյունքներն օգտագործվում են տիեզերական առաքելությունների լայն տեսականիում:
Աստրոդինամիկան սերտորեն կապված է երկնային մեխանիկայի հետ, որն ուսումնասիրում է բնական տիեզերական մարմինների շարժումը գրավիտացիայի ազդեցության տակ։
Օրբիտներ
Ուղեծրի տակ հասկանալ կետի հետագիծը տվյալ տարածության մեջ: Երկնային մեխանիկայի մեջ ընդունված է համարել, որ մարմնի հետագիծը մեկ այլ մարմնի գրավիտացիոն դաշտում ունի շատ ավելի մեծ զանգված։ Ուղղանկյուն կոորդինատային համակարգում հետագիծը կարող է լինել կոնաձև հատվածի տեսքով, այսինքն. ներկայացված լինի պարաբոլայով, էլիպսով, շրջանով, հիպերբոլայով: Այս դեպքում կենտրոնացումը կհամընկնի համակարգի կենտրոնի հետ:
Երկար ժամանակ համարվում էր, որ ուղեծրերը պետք է լինեն կլոր: Բավական երկար ժամանակ գիտնականները փորձում էին ընտրել հենց շարժման շրջանաձև տարբերակը, սակայն դա նրանց չէր հաջողվում։ Եվ միայն Կեպլերը կարողացավ բացատրել, որ մոլորակները շարժվում են ոչ թե շրջանաձև ուղեծրով, այլ երկարաձգված ուղեծրով։ Սա հնարավորություն տվեց հայտնաբերել երեք օրենք, որոնք կարող էին նկարագրել երկնային մարմինների շարժումը ուղեծրում։ Կեպլերը հայտնաբերեց ուղեծրի հետևյալ տարրերը՝ ուղեծրի ձևը, թեքությունը, մարմնի ուղեծրի հարթության դիրքը տարածության մեջ, ուղեծրի չափը և ժամանակացույցը։ Այս բոլոր տարրերը սահմանում են ուղեծիր՝ անկախ դրա ձևից: Հաշվարկներում հիմնական կոորդինատային հարթությունը կարող է լինել խավարածրի, գալակտիկայի, մոլորակային հասարակածի հարթությունը և այլն:
Բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տալիս դաուղեծրի երկրաչափական ձևը կարող է լինել էլիպսաձև և կլորացված: Կա բաժանում փակ և բաց: Ըստ Երկրի հասարակածի հարթության նկատմամբ ուղեծրի թեքության անկյան՝ ուղեծրերը կարող են լինել բևեռային, թեքված և հասարակածային։
Ըստ մարմնի շուրջ պտտվող ժամանակաշրջանի, ուղեծրերը կարող են լինել համաժամանակյա կամ արեգակ-սինխրոն, համաժամանակյա-ցերեկային, քվազի-սինխրոն:
Ինչպես ասաց Կեպլերը, բոլոր մարմիններն ունեն շարժման որոշակի արագություն, այսինքն. ուղեծրային արագություն. Այն կարող է մշտական լինել մարմնի ողջ շրջանառության ընթացքում կամ փոփոխվել։
