I. Kepler kaloi gjithë jetën e tij duke u përpjekur të provonte se sistemi ynë diellor është një lloj arti mistik. Fillimisht, ai u përpoq të provonte se struktura e sistemit është e ngjashme me poliedrat e rregullt nga gjeometria e lashtë greke. Në kohën e Keplerit, dihej se ekzistonin gjashtë planetë. Besohej se ato ishin vendosur në sfera kristalore. Sipas shkencëtarit, këto sfera ishin të vendosura në atë mënyrë që poliedronet e formës së saktë të përshtateshin saktësisht midis sferave fqinje. Midis Jupiterit dhe Saturnit ka një kub të gdhendur në mjedisin e jashtëm në të cilin është gdhendur sfera. Midis Marsit dhe Jupiterit është një katërkëndor, e kështu me radhë. Pas shumë vitesh vëzhgimi të objekteve qiellore, u shfaqën ligjet e Keplerit dhe ai hodhi poshtë teorinë e tij të shumëkëndëshave.
Ligjet
Sistemi gjeocentrik Ptolemaik i botës u zëvendësua nga sistemi heliocentriklloji i krijuar nga Koperniku. Akoma më vonë, Kepleri zbuloi ligjet e lëvizjes së planetëve rreth Diellit.
Pas shumë vitesh vëzhgimesh të planetëve, u shfaqën tre ligjet e Keplerit. Konsideroni ato në artikull.
I pari
Sipas ligjit të parë të Keplerit, të gjithë planetët në sistemin tonë lëvizin përgjatë një kurbë të mbyllur të quajtur elips. Ndriçimi ynë ndodhet në një nga vatrat e elipsit. Janë dy prej tyre: këto janë dy pika brenda lakores, shuma e distancave nga të cilat në çdo pikë të elipsit është konstante. Pas vëzhgimeve të gjata, shkencëtari ishte në gjendje të zbulonte se orbitat e të gjithë planetëve në sistemin tonë ndodhen pothuajse në të njëjtin plan. Disa trupa qiellorë lëvizin në orbita eliptike afër një rrethi. Dhe vetëm Plutoni dhe Marsi lëvizin në orbita më të zgjatura. Bazuar në këtë, ligji i parë i Keplerit u quajt ligji i elipseve.
Ligji i dytë
Studimi i lëvizjes së trupave i lejon shkencëtarit të përcaktojë se shpejtësia e planetit është më e madhe gjatë periudhës kur është më afër Diellit dhe më e vogël kur është në distancën maksimale nga Dielli (këto janë pikat e perihelionit dhe aphelionit).
Ligji i dytë i Keplerit thotë si më poshtë: çdo planet lëviz në një plan që kalon nga qendra e yllit tonë. Në të njëjtën kohë, vektori i rrezes që lidh Diellin dhe planetin në studim përshkruan zona të barabarta.
Kështu, është e qartë se trupat lëvizin rreth xhuxhit të verdhë në mënyrë të pabarabartë dhe kanë një shpejtësi maksimale në perihelion dhe një shpejtësi minimale në aphelion. Në praktikë, kjo mund të shihet nga lëvizja e Tokës. Çdo vit në fillim të janaritplaneti ynë, gjatë kalimit nëpër perihelion, lëviz më shpejt. Për shkak të kësaj, lëvizja e Diellit përgjatë ekliptikës është më e shpejtë se në periudhat e tjera të vitit. Në fillim të korrikut, Toka lëviz përmes afelionit, gjë që bën që Dielli të lëvizë më ngadalë përgjatë ekliptikës.
Ligji i tretë
Sipas ligjit të tretë të Keplerit, vendoset një lidhje midis periudhës së rrotullimit të planetëve rreth yllit dhe distancës mesatare prej tij. Shkencëtari e zbatoi këtë ligj në të gjithë planetët e sistemit tonë.
Shpjegimi i ligjeve
Ligjet e Keplerit mund të shpjegoheshin vetëm pas zbulimit të ligjit të gravitetit nga Njutoni. Sipas tij, objektet fizike marrin pjesë në bashkëveprimin gravitacional. Ka universalitet universal, i cili prek të gjitha objektet e llojit material dhe fushat fizike. Sipas Njutonit, dy trupa të palëvizshëm veprojnë reciprokisht me njëri-tjetrin me një forcë proporcionale me produktin e peshës së tyre dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e boshllëqeve ndërmjet tyre.
Lëvizja e indinjuar
Lëvizja e trupave të sistemit tonë diellor kontrollohet nga forca e gravitetit të xhuxhit të verdhë. Nëse trupat tërhiqen vetëm nga forca e Diellit, atëherë planetët do të lëviznin rreth tij pikërisht sipas ligjeve të lëvizjes së Keplerit. Kjo lloj lëvizjeje quhet e patrazuar ose Kepleriane.
Në fakt, të gjitha objektet e sistemit tonë tërhiqen jo vetëm nga drita jonë, por edhe nga njëri-tjetri. Prandaj, asnjë nga trupat nuk mund të lëvizë saktësisht përgjatë një elipsi, një hiperbole ose një rrethi. Nëse një trup devijon nga ligjet e Keplerit gjatë lëvizjes, atëherë kjoquhet turbullim dhe vetë lëvizja quhet e trazuar. Kjo është ajo që konsiderohet e vërtetë.
Orbitat e trupave qiellorë nuk janë elipsa fikse. Gjatë tërheqjes nga trupat e tjerë, elipsa e orbitës ndryshon.
Kontributi i I. Newton
Isaac Newton ishte në gjendje të nxirrte nga ligjet e Keplerit për lëvizjen planetare ligjin e gravitacionit universal. Njutoni përdori gravitacionin universal për të zgjidhur problemet kozmiko-mekanike.
Pas Isakut, përparimi në fushën e mekanikës qiellore ishte zhvillimi i shkencës matematikore të përdorur për të zgjidhur ekuacionet që shprehin ligjet e Njutonit. Ky shkencëtar ishte në gjendje të vërtetonte se graviteti i planetit përcaktohet nga distanca dhe masa e tij, por tregues të tillë si temperatura dhe përbërja nuk kanë efekt.
Në punën e tij shkencore, Njutoni tregoi se ligji i tretë Keplerian nuk është plotësisht i saktë. Ai tregoi se gjatë llogaritjes është e rëndësishme të merret parasysh masa e planetit, pasi lëvizja dhe pesha e planetëve janë të lidhura. Ky kombinim harmonik tregon marrëdhënien midis ligjeve të Keplerianit dhe ligjit të gravitetit të Njutonit.
Astrodinamika
Zbatimi i ligjeve të Njutonit dhe Keplerit u bë baza për shfaqjen e astrodinamikës. Kjo është një degë e mekanikës qiellore që studion lëvizjen e trupave kozmikë të krijuar artificialisht, përkatësisht: satelitët, stacionet ndërplanetare, anijet e ndryshme.
Astrodinamika është e angazhuar në llogaritjet e orbitave të anijes kozmike, dhe gjithashtu përcakton se cilat parametra duhet të lëshohen, cilën orbitë të lëshohet, cilat manovra duhet të kryhen,planifikimi i efektit gravitacional në anije. Dhe këto nuk janë aspak të gjitha detyrat praktike që vihen përpara astrodinamikës. Të gjitha rezultatet e marra përdoren në një shumëllojshmëri të gjerë misionesh hapësinore.
Astrodinamika është e lidhur ngushtë me mekanikën qiellore, e cila studion lëvizjen e trupave natyrorë kozmikë nën ndikimin e gravitetit.
Orbitat
Nën orbitë kuptoni trajektoren e një pike në një hapësirë të caktuar. Në mekanikën qiellore, zakonisht besohet se trajektorja e një trupi në fushën gravitacionale të një trupi tjetër ka një masë shumë më të madhe. Në një sistem koordinativ drejtkëndor, trajektorja mund të jetë në formën e një seksioni konik, d.m.th. të përfaqësohet nga një parabolë, elips, rreth, hiperbolë. Në këtë rast, fokusi do të përkojë me qendrën e sistemit.
Për një kohë të gjatë besohej se orbitat duhet të ishin të rrumbullakëta. Për një kohë mjaft të gjatë, shkencëtarët u përpoqën të zgjidhnin saktësisht versionin rrethor të lëvizjes, por nuk ia dolën. Dhe vetëm Kepler ishte në gjendje të shpjegonte se planetët nuk lëvizin në një orbitë rrethore, por në një orbitë të zgjatur. Kjo bëri të mundur zbulimin e tre ligjeve që mund të përshkruanin lëvizjen e trupave qiellorë në orbitë. Kepleri zbuloi elementët e mëposhtëm të orbitës: formën e orbitës, prirjen e saj, pozicionin e planit të orbitës së trupit në hapësirë, madhësinë e orbitës dhe kohën. Të gjithë këta elementë përcaktojnë një orbitë, pavarësisht nga forma e saj. Në llogaritje, plani koordinativ kryesor mund të jetë rrafshi i ekliptikës, galaktikës, ekuatorit planetar, etj.
Studime të shumta tregojnë këtëforma gjeometrike e orbitës mund të jetë eliptike dhe e rrumbullakosur. Ka një ndarje në të mbyllur dhe të hapur. Sipas këndit të prirjes së orbitës ndaj planit të ekuatorit të tokës, orbitat mund të jenë polare, të pjerrëta dhe ekuatoriale.
Sipas periudhës së revolucionit rreth trupit, orbitat mund të jenë sinkrone ose sinkrone me diell, sinkrone-ditore, pothuajse sinkrone.
Siç tha Kepleri, të gjithë trupat kanë një shpejtësi të caktuar lëvizjeje, d.m.th. shpejtësia orbitale. Mund të jetë konstante gjatë gjithë qarkullimit rreth trupit ose të ndryshojë.
