Небесная механика


Небе́сная меха́ника — раздел астрономии, применяющий законы механики для изучения и вычисления движения небесных тел, в первую очередь Солнечной системы (Луны, планет и их спутников, комет, малых тел), и вызванных этим явлений (затмений и проч.).

И. Кеплер (1571—1630) впервые установил три закона планетного движения, обобщённые И. Ньютоном (1643—1727) в законе всемирного тяготения.

Небесная механика в XVII-начале XX веков развивалась на основе ньютоновской классической механики: законов механического движения и всемирного тяготения путём развития математической техники для решения уравнений, выражающих законы Ньютона.

Применение небесной механики к движению искусственных спутников и космических кораблей составляет астродинамику.

Закон инерции. Согласно этому закону, в системе отсчёта, движущейся без ускорения (инерциальной системе отчета), каждое тело сохраняет состояние покоя или прямолинейного и равномерного движения, если на него не действует внешняя сила. Это противоречит положению аристотелевой физики, утверждающему, что для поддержания движения тела требуется постоянное воздействие силы. Закон Ньютона говорит, что внешняя сила необходима только для изменения скорости тела (величины и/или направления), включая приведение тела в движение и остановку. Темп изменения скорости тела по величине или направлению называется ускорением и свидетельствует о том, что на тело действует сила. Для небесных тел обнаруженное из наблюдений ускорение служит единственным указателем действующей на них внешней силы. Понятие о силе и ускорении позволяет с единой позиции объяснить движение всех тел в природе: от теннисного мяча до планет и галактик.

Поскольку объект, движущийся по искривлённой траектории, испытывает ускорение, было заключено, что Земля на её орбите вокруг Солнца постоянно подвергается влиянию силы, которую назвали гравитацией. Задача небесной механики состоит в том, чтобы определить действующую на небесное тело силу гравитации и выяснить, как она влияет на его движение.