천체역학
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천체역학은 우주 공간에 있는 물체의 움직임을 다루는 천문학 분야이다.역사적으로, 천체 역학은 천체 데이터를 생성하기 위해 별이나 행성과 같은 천체 물체에 물리학의 원리를 적용합니다.
역사
현대 해석적 천체 역학은 1687년 아이작 뉴턴의 프린키피아에서 시작되었다."천체역학"이라는 이름은 그것보다 더 최근의 것이다.뉴턴은 이 분야를 "합리역학"이라고 불러야 한다고 썼다."역학"이라는 용어는 고트프리드 라이프니츠에서 조금 후에 나왔고, 뉴턴 이후 1세기 동안 피에르 시몬 라플라스가 "천체역학"이라는 용어를 도입했습니다.케플러 이전에는 기하학적 또는 산술적 기술을 사용한 행성 위치의 정확하고 양적인 예측과 행성 운동의 물리적 원인에 대한 현대적 논의 사이에는 거의 관련이 없었다.
요하네스 케플러
요하네스 케플러 (1571–1630)는 2세기 프톨레마이오스부터 코페르니쿠스에 이르기까지 지배적이었던 예측 기하학적 천문학을 1609년 새로운 천문학, 원인에 근거한 천문학 또는 천체물리학을 만들기 위해 물리적 개념과 밀접하게 통합한 최초의 인물이다.그의 연구는 행성 궤도의 현대 법칙을 이끌어 냈고, 그는 그의 물리 원리와 Tycho Brahe에 의해 만들어진 행성 관측을 이용하여 그것을 발전시켰다.케플러의 모형은 아이작 뉴턴이 1686년 중력의 법칙을 개발하기 수년 전에 행성 운동 예측의 정확도를 크게 향상시켰다.
아이작 뉴턴
아이작 뉴턴(Isaac Newton, 1642년 12월 25일–1727년 3월 31일)은 행성, 태양, 달과 같은 천체의 움직임과 대포알이나 떨어지는 사과와 같은 지상의 물체의 움직임이 동일한 물리 법칙으로 묘사될 수 있다는 생각을 소개한 것으로 인정받고 있다.이런 의미에서 그는 천체와 지구의 역학을 통합했다.뉴턴의 만유인력의 법칙을 이용하여, 원형 궤도의 경우 케플러의 법칙을 증명하는 것은 간단하다.타원 궤도는 뉴턴이 그의 프린키피아에 포함시킨 보다 복잡한 계산을 포함한다.
조셉 루이 라그랑주
뉴턴 이후, 라그랑주(1736년 1월 25일-1813년 4월 10일)는 삼체 문제를 해결하려고 시도했고, 행성 궤도의 안정성을 분석하여 라그랑주 점의 존재를 발견했다.라그랑주는 또한 힘보다 에너지를 강조하고 심지어 포물선과 쌍곡선인 궤도를 묘사하기 위해 단일 극좌표 방정식을 사용하는 방법을 개발하면서 고전 역학의 원리를 재구성했습니다.이것은 행성과 혜성 등의 행동을 계산하는데 유용하다.최근에는 우주선 궤적을 계산하는 데도 유용해졌다.
사이먼 뉴컴
사이먼 뉴컴(Simon Newcomb, 1835년 3월 12일~1909년 7월 11일)은 캐나다계 미국인 천문학자이며 피터 안드레아스 한센의 달 위치 표를 개정했다.1877년 조지 윌리엄 힐의 도움을 받아 그는 모든 주요 천문 상수를 다시 계산했다.1884년 이후, 그는 A. M. W. Downing과 함께 이 주제에 대한 많은 국제적 혼란을 해결할 계획을 구상했다.1886년 5월 프랑스 파리에서 열린 표준화 회의에 참석했을 때, 국제적인 컨센서스는 모든 사용후기는 뉴콤의 계산에 기초해야 한다는 것이었다.1950년에 있었던 추가 회의에서 뉴콤의 상수가 국제 표준으로 확인되었습니다.
알버트 아인슈타인
알버트 아인슈타인(Albert Einstein, 1879년 3월 14일 ~ 1955년 4월 18일)은 1916년 논문 '일반상대성이론의 기초'에서 수성 근일점의 비정상적인 세차운동을 설명했다.이것은 천문학자들이 뉴턴 역학의 정확도가 가장 높지 않다는 것을 인식하게 했다.바이너리 펄서는 1974년에 처음 관측되었는데, 그 궤도는 일반상대성이론을 사용해야 할 뿐만 아니라, 1993년 노벨 물리학상 수상으로 이끈 중력 방사선의 존재를 증명하는 진화이다.
문제의 예
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항력이나 로켓의 추진력과 같은 추가적인 힘이 없는 천체의 운동은 질량 사이의 상호 중력 가속에 의해 지배됩니다.일반화란 n개의 질량이 중력을 통해 상호 작용하는 n개의 물체 문제입니다.[1]일반적인 경우에는 [2]분석적으로 통합할 수 없지만, 통합은 수치적으로 근사할 수 있습니다.
- 예:
(의 바디 문제)의 경우 n의 바디 문제보다 구성이 훨씬 단순합니다.이 경우 시스템은 완전히 통합 가능하며 정확한 해결책을 [3]찾을 수 있습니다.
경우 n
또 다른 단순화는 "우주역학에서의 표준 가정"에 기초하고 있는데, 여기에는 궤도를 도는 물체인 한 물체가 다른 중심 물체보다 훨씬 작다는 것이 포함된다.이 또한 대부분의 경우 대략적으로 유효합니다.
섭동 이론
섭동 이론은 정확하게 풀 수 없는 문제에 대한 대략적인 해답을 찾기 위해 사용되는 수학적 방법들로 구성되어 있다.현대 섭동 이론의 가장 초기의 사용은 천체 역학의 해결 불가능한 수학적 문제를 다루는 것이었다.달 궤도에 대한 뉴턴의 해법은 지구와 태양의 중력이 경쟁하기 때문에 단순한 케플러 타원과 눈에 띄게 다르게 움직인다.
섭동 방법은 원래 문제의 단순화된 형태에서 시작되며, 정확히 해결할 수 있도록 신중하게 선택됩니다.천체역학에서, 이것은 보통 케플러식 타원인데, 이것은 두 개의 중력 물체가 있을 때 정확하다. 또는 두 개의 물체가 움직이는 특별한 경우에만 정확하지만, 종종 실용적으로 사용하기에 충분히 가까이 있다.
해결되었지만 단순화된 문제는 더 멀리 있는 세 번째 물체(태양)의 중력 끌림 등 실제 문제에서 얻은 값에 더 가까운 물체의 위치에 대한 시간 변화율 방정식을 만들기 위해 "교란"됩니다.방정식의 용어로 인한 약간의 변경(그 자체가 다시 단순화되었을 수 있음)은 원래 솔루션에 대한 수정으로 사용됩니다.모든 단계에서 심플화가 이루어지기 때문에 수정이 완벽하지는 않지만, 한 번의 수정만으로도 실제 문제에 대한 보다 나은 대략적인 해결책이 되는 경우가 많습니다.
1 사이클의 수정만으로 정지할 필요는 없습니다.부분 보정된 용액은 또 다른 섭동 및 수정 사이클의 새로운 시작점으로 재사용할 수 있다.원칙적으로 대부분의 문제에서 새로운 세대의 더 나은 솔루션을 얻기 위한 이전 솔루션의 재활용 및 정제 작업은 원하는 한정된 정확도로 무한정 계속될 수 있습니다.
이 방법의 공통적인 어려움은 보통 수정으로 인해 새로운 솔루션이 점점 더 복잡해지기 때문에 각 사이클은 이전 사이클의 수정보다 훨씬 더 관리하기 어렵다는 것입니다.뉴턴은 달의 궤도 문제에 대해 머리가 [4]아프다고 말한 것으로 알려졌다.
이 일반적인 절차는 간단한 문제에서 시작하여 수정된 문제의 시작점을 실제 상황에 가깝게 만드는 수정을 점차 추가하는 것으로, 고급 과학 및 공학에서 널리 사용되는 수학적 도구입니다.이것은 고대 숫자와 함께 사용된 "추측, 확인, 수정" 방식의 자연스러운 확장이다.
「 」를 참조해 주세요.
- 측성학은 별과 다른 천체의 위치, 거리, 움직임을 측정하는 천문학 분야이다.
- 우주역학이란 궤도, 특히 인공위성의 궤도를 연구하고 만드는 것이다.
- 천체의 항법은 선원들이 특징 없는 바다에서 위치를 찾을 수 있도록 고안된 최초의 시스템인 위치 고정 기술이다.
- 발달 후천적 또는 제트 추진 실험실 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천적 후천
- 천구의 역학은 별과 행성의 운동 원인에 대한 뉴턴 이전의 설명과 관련이 있다.
- 동적 시간 척도
- Ephemeris는 주어진 시간 또는 시간에 하늘에 있는 인공위성뿐만 아니라 자연적으로 발생하는 천체들의 위치를 종합한 것이다.
- 중력
- 달 이론은 달의 움직임을 설명하려고 한다.
- 수치 해석은 수학의 한 분야로, 천체의 기계학자들이 개척한 것으로, 너무 어려워서 일반적이고 정확한 공식으로 풀 수 없는 대략적인 숫자 답(하늘에 있는 행성의 위치 등)을 계산하기 위한 것이다.
- 태양계의 수치 모델을 만드는 것은 천체 역학의 원래 목표였고, 불완전하게 달성되었을 뿐이다.그것은 계속 연구의 동기를 부여한다.
- 궤도는 물체가 중력과 같은 구심력의 원천에 영향을 받는 동안 다른 물체 주위에 만드는 경로입니다.
- 궤도 요소는 뉴턴 2체 궤도를 고유하게 지정하는 데 필요한 매개 변수입니다.
- 접촉 궤도는 다른 섭동이 존재하지 않는다면 물체가 계속 존재할 중심 물체에 대한 일시적인 케플러 궤도이다.
- 역행 운동은 행성이나 위성과 같은 시스템에서 중심 물체의 회전 방향과 반대되는 궤도 운동이며, 더 일반적으로 전체 시스템의 순 각 운동량과 반대 방향입니다.
- 명백한 역행 운동은 지구에서 보았을 때 행성체의 주기적이고 명백한 역행 운동이다(가속 기준 프레임).
- 위성(Satellite)은 다른 물체(기본 물체라고 함)의 궤도를 도는 물체입니다.이 용어는 종종 인공위성을 설명하기 위해 사용된다.보통 명사 'moon'은 다른 행성의 자연 위성을 의미하는 데 사용된다.
- 조력( tidal力)은 균형이 깨진 힘과 (대부분) 고체 물체의 가속력의 조합으로, 액체 물체(해양), 대기, 변종 행성 및 위성 지각에서 조수를 증가시킵니다.
- VSOP82와 VSOP87이라고 불리는 두 가지 해법은 오랜 기간 동안 정확한 위치를 제공하는 주요 행성의 궤도와 위치에 대한 수학 이론 버전이다.
메모들
- ^ Trenti, Michele; Hut, Piet (2008-05-20). "N-body simulations (gravitational)". Scholarpedia. 3 (5): 3930. Bibcode:2008SchpJ...3.3930T. doi:10.4249/scholarpedia.3930. ISSN 1941-6016.
- ^ Combot, Thierry (2015-09-01). "Integrability and non integrability of some n body problems". arXiv:1509.08233 [math.DS].
- ^ Weisstein, Eric W. "Two-Body Problem -- from Eric Weisstein's World of Physics". scienceworld.wolfram.com. Retrieved 2020-08-28.
- ^ 를 클릭합니다Cropper, William H. (2004), Great Physicists: The life and times of leading physicists from Galileo to Hawking, Oxford University Press, p. 34, ISBN 978-0-19-517324-6.
레퍼런스
- 포레스트 RMoulton, 천체역학개론, 1984, 도버, ISBN 0-486-64687-4
- 존 E. 프러싱, 브루스 A콘웨이, 오비탈 메카닉스, 1993년, 옥스퍼드 대학교누르다
- 윌리엄 M. 스마트, 천체역학, 1961년, 존 와일리
- Doggett, LeRoy E. (1997), "Celestial Mechanics", in Lankford, John (ed.), History of Astronomy: An Encyclopedia, New York: Taylor & Francis, pp. 131–140, ISBN 9780815303220
- J.M.A. 댄비, 천체역학의 기초, 1992년, 윌만 벨
- 알레산드라 셀레티, 에토레 페로지, 천체역학: The Waltz of the Planets, 2007, Springer-Praxis, ISBN 0-387-3077-X.
- 마이클 에프로임스키입니다2005. 궤도역학에서의 자유도 측정.뉴욕 과학 아카데미 연보, 제1065권, 346-374페이지
- 알레산드라 셀레티, 천체역학의 안정과 혼돈Springer-Praxis 2010, 16, 264 페이지, 하드커버 ISBN 978-3-540-85145-5
추가 정보
외부 링크
- Calvert, James B. (2003-03-28), Celestial Mechanics, University of Denver, archived from the original on 2006-09-07, retrieved 2006-08-21
- 우주에서의 지구운동 천문학, 데이비드 P의 고등학교 수준의 교육용 웹사이트.스턴
- 리처드 피츠패트릭의 뉴턴 역학 학부 과정.여기에는 라그랑지안과 해밀턴 역학, 중력 전위 이론, 3체 문제와 달 운동(태양, 달, 지구의 3체 문제의 예)에 대한 응용이 포함됩니다.
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