Электронный образовательный ресурс по разделу Механика: Законы Кеплера по дисциплине Астрономия и Физика

1. История небесной механики

Дисциплина зародилась из практической необходимости предсказания положений планет, Луны и Солнца. Современный математический аппарат развивался параллельно с открытием фундаментальных законов физики пространства-времени.

1.1. Возникновение

Огромное значение для выделения небесной механики в самостоятельную науку имели открытия гениального английского учёного И. Ньютона. Используя сформулированные им законы динамики, он доказал, что кинематические законы Кеплера строго следуют из динамических принципов, если силы взаимодействия между телами обратно пропорциональны квадратам расстояний между ними. Так был открыт закон всемирного тяготения.

1.2. Развитие и триумф

Пользуясь методами Ньютона, математики XVIII–XIX веков создали строгую теорию движения планет. История дисциплины полна грандиозных успехов:

• Комета Галлея (1705 г.): Э. Галлей доказал периодичность комет, наблюдавшихся в 1531, 1607 и 1682 гг., рассчитав эллиптическую орбиту с периодом ~76 лет. Ее возвращение строго по часам доказало точность расчетов.
• Открытие Нептуна «на кончике пера» (23 сентября 1846 г.): Аномалии в орбите Урана заставили У. Леверье рассчитать координаты неизвестной планеты. И. Г. Галле обнаружил Нептун точно в указанном месте, что стало абсолютным триумфом теории тяготения.
• Межпланетные миссии (XX век): Расчет сложнейших траекторий позволил советским станциям «Вега-1» и «Вега-2» (1984–1986 гг.) сблизиться с кометой Галлея, а американским аппаратам «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (с 1977 г.) совершить «Гранд-тур» по планетам-гигантам.

2. Задачи небесной механики

В математическом смысле задачи дисциплины исключительно сложны и требуют применения самых мощных суперкомпьютеров для численного моделирования.