Войти
Небесная механика - это раздел астрономии, который имеет дело с движениями объектов в космическом пространстве. Исторически сложилось так, что небесная механика применяет принципы физики (классической механики ) к астрономическим объектам, таким как звезды и планеты, чтобы произвести эфемериды данные.
Современная аналитическая небесная механика началась с Исаак Ньютон Начала 1687 года. Название «небесная механика» появилось позже. Ньютон писал, что эту область следует называть «рациональной механикой». Термин «динамика» появился немного позже Готфридом Лейбницем, а более чем через столетие после Ньютона Пьер-Симон Лаплас ввел термин «небесная механика». До Кеплера было мало связи между точным количественным предсказанием положения планет с использованием геометрической или арифметической техники и современными обсуждениями физических причин движения планет.
Иоганн Кеплер (1571–1630) был первым, кто тесно интегрировал предсказательную геометрическую астрономию, которая доминировала с Птолемея во II веке до Коперник, с физическими концепциями для создания Новой астрономии, основанной на причинах, или небесной физики в 1609 году. Его работа привела к современным законам планетных орбит, которые он разработал, используя свои физические принципы и планетарные наблюдения, сделанные Тихо Браге. Модель Кеплера значительно повысила точность предсказаний движения планет за много лет до того, как Исаак Ньютон разработал свой закон всемирного тяготения в 1686 году.
Исаак Ньютон (25 декабря 1642–31 марта 1727) приписывают введение идеи о том, что движение объектов на небесах, таких как планеты, Солнце и Луна и движение объектов на земле, таких как пушечные ядра и падающие яблоки, могут быть описаны одним и тем же набором физических законов. В этом смысле он объединил небесную и земную динамику. Используя закон всемирного тяготения Ньютона, доказать законы Кеплера для случая круговой орбиты просто. Эллиптические орбиты включают более сложные вычисления, которые Ньютон включил в свои Принципы.
После Ньютона Лагранж (25 января 1736–10 апреля 1813) попытался решила задачу трех тел, проанализировала устойчивость планетных орбит и обнаружила существование лагранжевых точек. Лагранж также переформулировал принципы классической механики, сделав акцент на энергии больше, чем на силе, и разработал метод для использования единого уравнения полярных координат для описания любой орбиты, даже параболической и гиперболической. Это полезно для расчета поведения планет, комет, и т.п. В последнее время стало также полезно рассчитывать космические аппараты траектории.
Саймон Ньюкомб (12 марта 1835–11 июля 1909), канадско-американский астроном, который переработанная таблица лунных положений Питера Андреаса Хансена. В 1877 году с помощью Джорджа Уильяма Хилла он пересчитал все основные астрономические константы. После 1884 года он вместе с А.М.У. Даунингом разработал план по устранению большой международной путаницы по этому поводу. К тому времени, когда он посетил конференцию по стандартизации в Париже, Франция, в мае 1886 года, международный консенсус заключался в том, что все эфемериды должны основываться на расчетах Ньюкома. Следующая конференция в 1950 году подтвердила, что константы Ньюкома являются международным стандартом.
Альберт Эйнштейн (14 марта 1879–18 апреля 1955) объяснил аномальную прецессию перигелия Меркурия в своей статье 1916 года «Основы общей теории относительности». Это заставило астрономов признать, что механика Ньютона не обеспечивает наивысшей точности. Были обнаружены двойные пульсары, первые в 1974 г., орбиты которых не только требуют использования общей теории относительности для своего объяснения, но и эволюция которых доказывает существование гравитационного излучения, открытие, которое привело к присуждению Нобелевской премии по физике 1993 года.
Небесное движение без дополнительных сил, таких как силы сопротивления или тяга ракеты, это регулируется взаимным ускорением свободного падения между массами. Обобщением является задача о n телах, где количество масс n взаимно взаимодействует посредством гравитационной силы. Хотя в общем случае интегрирование аналитически не интегрируется, оно может быть хорошо аппроксимировано численно.
В 
Дальнейшее упрощение основано на «стандартных предположениях в астродинамике», которые включают это одно тело, вращающееся вокруг тела намного меньше другого, центрального тела. Это также часто приблизительно верно.
Теория возмущений включает математические методы, которые используются для поиска приближенного решения проблема, которая не может быть решена точно. (Это тесно связано с методами, используемыми в численном анализе, которые являются древними.) Самое раннее использование современной теории возмущений заключалось в том, чтобы иметь дело с иначе неразрешимыми математическими проблемы небесной механики: решение Ньютона для орбиты Луны, которая движется заметно иначе, чем простой кеплеровский эллипс из-за конкурирующей гравитации Земля и Солнце.
Методы возмущений начинаются с упрощенной формы исходной задачи, которая тщательно отобрана для точного решения. В небесной механике это обычно кеплеровский эллипс, что верно, когда есть только два гравитирующих тела (скажем, Земля и Луна ), или круговая орбита, которая верна только в особых случаях движения двух тел, но часто достаточно близка для практического использования.
Решенная, но упрощенная задача затем "возмущается", чтобы сделать ее уравнения скорости изменения положения объекта ближе к значениям из реальной проблемы, например, включая гравитационное притяжение третьего, более удаленного тела (Солнце ). Незначительные изменения, которые происходят из-за членов в уравнениях, которые сами по себе могли быть еще раз упрощены, используются как поправки к исходному решению. Поскольку упрощения делаются на каждом этапе, исправления никогда не бывают идеальными, но даже один цикл исправлений часто обеспечивает значительно лучшее приближенное решение реальной проблемы.
Не требуется останавливаться только на одном цикле корректировок. Частично исправленное решение может быть повторно использовано в качестве новой отправной точки для еще одного цикла возмущений и исправлений. В принципе, для большинства проблем переработка и уточнение предыдущих решений для получения нового поколения лучших решений может продолжаться бесконечно, с любой желаемой конечной степенью точности.
Общая трудность этого метода заключается в том, что исправления обычно постепенно усложняют новые решения, поэтому управлять каждым циклом намного сложнее, чем предыдущим циклом исправлений. Сообщается, что Ньютон сказал относительно проблемы орбиты Луны : «Это вызывает у меня головную боль».
Эта общая процедура - начиная с упрощенная задача и постепенное добавление поправок, приближающих исходную точку исправленной задачи к реальной ситуации - широко используемый математический инструмент в передовых науках и технике. Это естественное расширение метода «угадай, проверь и исправь» , который издревле использовался с числами.
Астрономический портал  | Викискладе есть медиафайлы, связанные с небесной механикой. |
Исследования
Художественное произведение
Заметки к курсу
Ассоциации
Моделирование
