Небесная механика — раздел астрономии , изучающий движение объектов в космическом пространстве . Исторически сложилось так, что небесная механика применяет принципы физики ( классической механики ) к астрономическим объектам, таким как звезды и планеты , для получения данных об эфемеридах .
Современная аналитическая небесная механика началась с «Начал» Исаака Ньютона 1687 года. Название «небесная механика» появилось позже. Ньютон писал, что эту область следует назвать «рациональной механикой». Термин «динамика» появился несколько позже Готфрида Лейбница , 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 геометрических или арифметических методов и современными обсуждениями физических причин движения планет.
Иоганн Кеплер (1571–1630) был первым, кто тесно объединил прогностическую геометрическую астрономию, которая доминировала от Птолемея во 2 веке до Коперника , с физическими концепциями для создания Новой астрономии, основанной на причинах, или небесной физике в 1609 году. Его работа привела к современным законам планетарных 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.
Исааку Ньютону (25 декабря 1642 г. — 31 марта 1727 г.) приписывают введение идеи о том, что движение объектов в небе, таких как планеты , Солнце и Луна , и движение объектов на земле, таких как пушечные ядра и падение яблок можно описать 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 несложно. Эллиптические орбиты требуют более сложных расчетов, которые Ньютон включил в свои «Начала» .
После Ньютона Лагранж (25 января 1736 — 10 апреля 1813) попытался решить проблему трёх тел , проанализировал устойчивость планетарных орбит и открыл существование лагранжевых точек . Лагранж также переформулировал принципы классической механики , подчеркнув энергию больше, чем силу, и разработав метод использования одного уравнения в полярных координатах для описания любой орбиты, даже параболической и гиперболической. Это полезно для расчета поведения планет , комет и тому подобного. В последнее время также стало полезным вычислять траектории космических кораблей .
Саймон Ньюкомб (12 марта 1835 г. - 11 июля 1909 г.) был канадско-американским астрономом, который пересмотрел таблицу положений Луны 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, призванный разрешить большую международную путаницу по этому вопросу. 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 Ньюкомба. Еще одна конференция, состоявшаяся в 1950 году, подтвердила, что константы Ньюкомба являются международным стандартом.