Небесная механика [Физическая астрономия]

Небесная механика — это раздел астрономии, который изучает движение небесных тел, кос­мических аппаратов, искусственных и естественных спутни­ков планет под действием сил гравитации.

Задачей небесной механики является предсказание положений небесных тел, ис­следование устойчивости Солнечной системы и звёздных сис­тем, определение значений астрономических постоянных, по­строение теории движения тел Солнечной системы с учётом эффектов общей теории относительности. В ряде случаев учи­тывается давление света (в движении комет и астероидов), си­лы сопротивления среды (в движении ИСЗ), изменение массы и другие факторы. Для особо точных расчётов длительных ко­смических полётов и движения астероидов учитываются по­правки за счёт современной теории пространства-времени-тяготения — общей теории относительности.

История небесной механики

Возникновение

Огромное значение для развития астрономии имели откры­тия гениального английского учёного И. Ньютона. Используя сформулированные им законы движения (законы Ньютона), он показал, что законы Кеплера следуют из законов движения, если силы, действующие между телами, изменяются обратно про­порционально квадратам рассто­яний между ними, т. е. открыл закон всемирного тяготения.

Пользуясь законами, открытыми Ньютоном и разработанными им же новыми математическими ме­тодами, учёные смогли создать теорию движения планет. Это привело к тому, что в астроно­мии выделились два раздела: астрометрия и небесная механи­ка (подобно тому, как в физике в своё время выделились меха­ника, оптика, электродинамика и др.), которые бурно развивались в XVII—XIX вв.

Первый значительный успех небесной механики был свя­зан с кометами. Кометы — «хвостатые звезды», названные так за необычный вид. Они внезапно появляются на небе, быстро проносятся среди звёзд и исчезают. В 1705 г. Э. Галлей предположил, что три кометы, наблюдавшиеся в 1531, 1607 и 1682 гг., являются одним и тем же небесным телом, двигающимся по эллиптической орбите с периодом око­ло 76 лет, и предсказал новое появление кометы в 1858 г. Ор­биту кометы уточнил А. Клеро, и она появилась в назначен­ное время. Эта комета получила название кометы Галлея. По­следний раз она появилась в 1986 г.

К 40-м гг. XIX в. стало ясно, что движение открытого Гер­шелем Урана нельзя объяснить притяжением Солнца и изве­стных к тому времени планет. Была выдвинута гипотеза о су­ществовании ещё одной планеты Солнечной системы.

Эта планета Нептун была открыта 23 сентября 1946 г. не­мецким астрономом И. Галле по вычислениям У. Леверье. От­крытие Нептуна окончательно доказало правильность ньюто­новской теории тяготения.

Величайшим триумфом небесной механики ознаменовались полёты космических советских станций «Вега-1» и «Вега-2» к комете Галлея в 1975—1976 гг. и американских «Вояд­жер-1» и «Вояджер-2» к Юпитеру, Сатурну, Урану и Непту­ну в 1977—1989 гг. Эти полёты продолжаются и в настоящее время. Материал с сайта http://wiki-what.com

Основная задача небесной механики заключается в расчёте движения небесных тел под действием сил всемирного тяготения. В эту задачу включают исследование и расчёт движения планет, искусст­венных спутников Земли (ИСЗ), космических аппаратов, звёзд в двойных и кратных системах, строения галактик. Среди них наиболее популярной и классической является задача n тел.

В число задач небесной механики включают и учёт приливных сил, возникающих вследствие неоднородности поля тяготения.

Все эти задачи в математическом смысле исключительно трудны. Большинство из них решается численными методами с использованием самых мощных компьютеров. Но есть и задачи, ко­торые могут быть решены в аналитическом виде.