Закон всемирного тяготения Ньютона и его законы движения сформировали базис для объяснения законов Кеплера, которые описывают движение планет вокруг Солнца. Кеплер в своей работе вывел три закона на основе астрономических наблюдений Тихо Браге, но их фундаментальная причина оставалась необъясненной до появления теории Ньютона.
Первый закон Кеплера утверждает, что планеты движутся по эллиптическим орбитам с Солнцем в одном из фокусов. Ньютон показал, что это движение обусловлено гравитационной силой, направленной к Солнцу, которая заставляет планету оборачиваться вокруг него по траектории, являющейся частью конического сечения.
Второй закон Кеплера или закон площадей утверждает, что планета описывает равные площади за равные промежутки времени. Это соответствует физическому понятию сохранения углового момента, вытекающему из законов Ньютона. Сила притяжения, будучи центральной, сохраняет угловой момент, позволяя планетам ускоряться на близком расстоянии и замедляться на удалённом.
Третий закон Кеплера устанавливает связь между периодами обращения планет и их средними расстояниями от Солнца. Этот закон следует непосредственно из закона всемирного тяготения. Если рассмотреть вторую орбитальную скорость и соединить её с уравнением орбитального движения, то получается формула:
$$T2 \propto a3$$
где ( T ) — период обращения планеты, ( a ) — большая полуось орбиты.
Таким образом, система физических принципов, предложенная Ньютоном, полностью объясняет эмпирически выведенные законы Кеплера, связывая их с фундаментальной природой гравитации.
Ключевые теги: небесная механика, гравитация, классическая механика.
Категория: Физика
Теги: небесная механика, гравитация, классическая механика