Az univerzális gravitáció törvénye és következményei, a csillagászat

1. A gravitáció törvénye. A bolygók mozgásának oka a XVII. Század végéig ismeretlen maradt. - mielőtt Newton felfedezné az univerzális gravitáció törvényét. Ez a törvény áll az a tény, hogy az összes szervek az univerzumban (mint minden anyagi részecskék) vonzzák egymást egy erő arányos a termék tömegére és fordítottan arányos a távolság négyzetével közöttük. A képlet formájában ez a következőképpen írható:

ahol m1 és m2 a vizsgált két test tömege, r a köztük levő távolság, és f egy olyan együttható, amelynek számszerű értéke azon egységektől függ, amelyekben a tömeg és a távolság kifejezhető. Ezt a mennyiséget gravitációs állandónak nevezik. Később a tapasztalatokból kiderült, hogy két tömeg, egy gramm, 1 cm-es távolságban vonzzák egymást a 6.673 * 10-8 dynes erővel. Ezért a tömegeket grammban és r-ben centiméterben fejezzük ki, hogy megkapjuk az F-et a dinamikában

2. A Hold mozgása és gravitációja. Newton bebizonyította, hogy a Föld gravitációs hatása alatt, amely minden tárgy esik vissza a Földre, és túlnyúlik a Föld légkörébe, a gyengülő fordítottan arányos a távolság négyzetével a Föld középpontjába. Ez azt jelenti, hogy a gravitáció vagy a gravitáció hatása a végtelenig terjed. A Föld gravitációs ereje megtartja a holdat a pályáján, különben a Hold elválna a Földről, és a pályáján érintő vonal mentén hordozódna.

Ez a Hold vonzása a Földhöz és a centripetális erő, amely megfelel a megfigyelt centripetális gyorsulásnak a hold mozgásában.

A 28. ábrán az L1 pontból az a hold, amely az érintő mentén mozgott, egy idő után a L'1 pontig jutna el. De ez alatt az idő alatt a L1 L2 szegmens mennyisége a Földre esik, és az L2 ponton van stb. Ennek eredményeképpen a hold mindig a Föld körül fordul.

28. ábra - A Hold "leesése" a Földre.

Newton legnagyobb érdeme az is, hogy bebizonyította a gravitációs erő azonosságát, amelyet a világ testei a gravitáció erejével fedeztek fel. Newton bizonyította, hogy az egyik és a másik erő fordítottan változik, mint a távolság négyzetével, és hogy, különösen, a gyorsulás, amellyel a hold „esik”, hogy a Föld (ez 0,27 cm / s2) pontosan egyenlő a gyorsulás, amelyek nem tartoznak kő, ha a Földről a Holdtól távolabb helyezkedtünk el.

3. Az égi testek mozgása és tömegük meghatározása. A Föld tömege. A Nap felé irányuló gravitáció minden időkre a Föld és a bolygók ösvényére hajlik. Szigorúan szólva, minden bolygó és a Nap forognak közös tömegközéppontjuk körül.

A bolygók szatelitjei a bolygók körül forognak a gravitáció hatására, ahogyan a Hold a Föld irányába való gravitáció hatására fordul.

Túl a naprendszer vannak olyan rendszerek, kettős csillagok, a két csillag a pár megfordul a közös tömegközéppont is folyik a gravitáció hatására, így a törvény nyitva Newton, és az úgynevezett egyetemes tömegvonzás törvénye.

Newton bebizonyította, hogy az univerzális gravitáció létezése megerősíti a Kepler törvényeinek érvényességét; ezek a törvények Newton finomították. Ez azt bizonyította, hogy bizonyos körülmények között egy test alatt a gravitáció hatására a másik mozoghat nemcsak mentén az ellipszis, hanem a kerület mentén, a parabola és a hiperbola (29. ábra).

29. ábra - A pályák különböző formái.

Ezután Newton bebizonyította, hogy a Kepler harmadik törvénye nem teljesen pontos, és hogy két test egymás közötti kölcsönhatásának időtartama függ az e testek tömegétől. Ez lehetővé teszi az égi testek tömegének meghatározását, ismerjük a köztük lévő távolságot és a körforgás időszakát egymás köré.

A Nap tömege nemcsak nagyobb, mint bármelyik bolygó tömege, de 750-szer nagyobb, mint az összes bolygó tömege (31. ábra). Ezért minden bolygó és a Nap körül forog, és megtapasztalja a centripetális gyorsulást - a gravitáció gyorsulását. A Föld tömege hozzávetőlegesen meghatározható úgy, hogy megmérjük azt a szöget, amelyre a vízvezeték vonalát a hegy vonzása okozza, attól a távolságtól, ahonnan a tömeg és a tömeg ismeretes. Ez az eltérés szöge függ a Föld tömegétől a hegy tömegéhez és a Föld középpontjától és a hegytől, ahonnan a vonalvezetés húzódik. Pontosabban, a Föld tömegét más módon is meg lehet határozni. A Föld tömege 6-1027 g, átlagos sűrűsége 5,5 g / cm3.

4. Az áradás és az áramlás. A tengerek és óceánok partján minden nap ingadozik a vízszint. Naponta kétszer emelkedik a vízszint - ezek az árapályok. És naponta kétszer csökken a szintje - ez az alacsony dagály. Reflux történik után körülbelül 6 óra elteltével a dagály, és 6 óra elteltével a dagály fordul elő, úgy, hogy az egyik a másik áthalad dagály 12 órán át (pontosabban - 12 óra 25 perc). Így átlagosan 24 óra és 50 perc alatt két dagály és két dagály van. De ugyanolyan idő telik el a Hold két szomszédos névadó csúcspontja között. Newton bebizonyította, hogy az ebbs és az árapályt a Hold vonzereje okozza. A Hold a különböző földrajzi pontokat vonzza magához, egyenlőtlen erővel: szorosabbak - erősebbek és távolibbek - gyengébbek. Ez a különbség a vonzó erőkben a Föld vízbuborékának a Hold felé irányuló vonal mentén húzódik (30. ábra). Ahol a vízhéj feszül, a vízszint magasabb - van dagály. A Föld napi forgatásával az árapály-sávban a Föld különböző helyszínei következetesen leesnek, és ugyanazon a helyen váltakoznak az áradás és az áramlás. Ha a pont (30. ábra) dagály irányba forog, a C, A pont ismét jön tizenkét óra elteltével a szalag dagály, amely az ábrán egy pont B.

30. ábra - A Föld vízhéjában fellépő dagály és duzzadás (diagram).

5. A bolygók mozgásában fellépő zavarok. A Neptunusz bolygó felfedezése. Ha csak egy bolygó kering a Nap körül, akkor pontosan a Kepler törvényei szerint mozog. De mivel egyetlen bolygó sem forog a nap körül, de több és mindegyik vonzza egymást, mozgásuk kissé eltér a mozgásoktól a Kepler törvényei szerint. Ezek általánosságban nagyon kis eltérések a bolygók mozgásaitól a mozgásoktól a Kepler törvényei szerint, perturbációknak nevezik.

A bolygó perturbációi miatt gyorsabban, majd lassabban mozognak, mint a Kepler második törvényéből következnek; ezért pályáik nem szabályos ellipszisek és fokozatosan változnak. A perturbáció modern tudományát nagyon pontosan veszik figyelembe az univerzális gravitáció elmélete és a Nap és a bolygók tömegének ismerete, valamint a köztük levő távolságok.

1781-ben, angol csillagász William Herschel (1738-1822), abban az időben még ismeretlen amatőr csillagászati ​​megfigyelése az ég távcsőben épített saját kezűleg, kinyitottam senkinek nem ismert ezen a bolygón - a hetedik távolság a napot. A bolygót Uranusnak nevezték el.

31. ábra - A Nap és a bolygók tömegének összehasonlítása: 1 - Merkúr; 2 - Mars; 3 - Plútó; 4 - Vénusz; 5 - Föld; 6 - urán; 7 - Neptunusz; 8 - Szaturnusz; 9 - Jupiter.

A XIX. Század elején. végül meggyőződve arról, hogy az Uranus bolygó mozgása enyhén nem ért egyet a mozgásával, amelyet a Nap, mint minden más ismert bolygó vonzása alapján számolnak. A megfigyelések ezen elméletektől való eltérése azonban elhanyagolható volt, a csillagászok nem tudtak összeegyeztetni velük. A tudósok azt sugallják, hogy az Uranusz mozgásának eltérése egy ismeretlen bolygó vonzereje, amely a Naptól még az Uranusnál helyezkedik el. A tudósok Leverrier és Ádám kiszámolták a bolygó helyzetét az égen. Számításai szerint ez az ismeretlen bolygó 1846-ban jelent meg. Neptunusznak hívták.

A bolygó felfedezése, amint azt mondják, a "toll csúcsa", az irodában, az emberi gondolkodás egyik legnagyobb eredménye. Megmutatja a tudományos előretekintés erejét, ragyogóan bizonyítja a természet ismeretét, ellentétben a vallási nézettel, amely szerint az emberi tudás állítólagosan korlátozott.

Számolja meg, mi távolság a Föld az a pont, ahol a vonzereje a Föld és a Hold ugyanaz, tudva, hogy a távolság a Hold és a Föld egyenlő 60 Föld-sugár és tömegek a Föld és a Hold egyaránt 81. 1.