РУХ НЕБЕСНИХ ТІЛ ПІД ДІЄЮ СИЛ ТЯЖІННЯ

1. Космічні швидкості й форма орбіт. Виходячи із спостере¬жень за рухом Місяця й аналізуючи відкриті Кеплером закони руху планет, І. Ньютон (1643— 1727) установив закон всесвіт¬нього тяжіння. За цим законом, як ви вже знаєте з курсу фізики, всі тіла у Всесвіті притягуються одне до одного із силою, прямо пропорційною добутку їхніх мас і обернено пропорційною квад¬ратові відстані між ними:

тут m1 і m2 — маси двох тіл, r — відстань між ними, а G — коефі¬цієнт пропорційності, який називають гравітаційною сталою. Його числове значення залежить від одиниць, у яких виражені сила, маса й відстань. Закон все¬світнього тяжіння пояснює рух планет і комет навколо Сонця, рух супутників навколо плане: подвійних і кратних зір навколо їх спільного центра мас.

Ньютон довів, що піл дією взаємного тяжіння тіла можуть рухатися одне відносно одного по еліпсу (зокрема, по колу), по параболі й гіперболі. Він установив, що вид орбіти, яку описує тіло, залежить від його швидкості в даному місці ор¬біти (мал. 1).

При певній швидкості тіло описує коло біля центра тяжін¬ня. Таку швидкість називають першою космічною або коловою швидкістю; її на¬дають тілам, що запускаються як штучні супутники Землі по колових орбітах. (Виведення формули для обчислення пер¬шої космічної швидкості відоме з курсу фізики.) Перша косміч¬на швидкість поблизу поверхні Землі становить близько 8 км/с (7,9 км/с).

Якщо тілу надати швидкості, у раз більшої від колової (11,2 км/с), яка називається другою космічною або пара¬болічною швидкістю, то тіло назавжди відійде від Землі й може стати супутником Сонця. У цьому разі тіло рухатиметься по пара¬болі відносно Землі. При ще більшій швидкості відносно Землі воно полетить по гіперболі. Рухаючись по параболі або гіперболі, тіло лише один раз обходить Сонце і назавжди віддаляється від нього.

Середня швидкість руху Землі по орбіті 30 км/с. Орбіта Зем¬лі близька до кола, отже, швидкість руху Землі по орбіті набли¬жається до колової на відстані Землі від Сонця. Параболічна швидкість на відстані Землі від Сонця дорівнює 30 км/с = 42 км/с. При такій швидкості відносно Сонпя тіло з орбіти Зем¬лі покине Сонячну систему.

2. Збурення в русі планет. Закони Кегілера точно справджу¬ються тільки тоді, коли розглядається рух двох ізольованих тіл під впливом взаємного притягання. У Сонячній системі планет багато, усі вони не тільки притягаються Сонцем, а й притягують одна одну, тому їхні рухи не точно підпорядковуються законам Кеплера.

Мал. 1. Залежність форми орбіти

від початкової швидкості об’єкта

Відхилення від руху, що відбувався б строго за законами Кеплера, називаються збуреннями. У Сонячній системі збу¬рення невеликі, бо притягання кожної планети Сонцем значно сильніше від притягання інших планет.

Найбільші збурення в Сонячній системі спричиняє планета Юпітер, яка приблизно в 300 раз масивніша за Землю. Юпітер дуже впливає на рух астероїдів і комет, коли вони близько підходять до нього. Зокрема, якщо напрями прискорень коме¬ти, спричинені притяганням Юпітера і Сонця, збігаються, то ко¬мета може розвинути настільки велику швидкість, що, рухаючись по гіперболі, назавжди вийде із Сонячної системи. Траплялися випадки, коли притягання Юпітера стримувало комету, ексцентри¬ситет її, орбіти зменшувався і різко зменшувався період обер¬тання.

Обчислюючи видиме положення планет, доводиться врахову¬вати збурення. Нині робити такі розрахунки допомагають швидко¬діючі електронно-обчислювальні машини. При запуску штучних небесних тіл і розрахунку їхніх траєкторій користуються теорією руху небесних тіл, зокрема теорією збурень.

Можливість запускати автоматичні міжпланетні станції по бажаних, заздалегідь розрахованих траєкторіях, доводити їх до цілі з урахуванням збурень у русі — усе це яскраві приклади піз¬наванності законів природи. Небо, яке за уявленнями віруючих є оселею богів, стало ареною людської діяльності так само, як і Земля. Релігія завжди протиставляла Землю і небо й проголо¬шувала небо недосяжним. А тепер серед планет рухаються штуч¬ні небесні тіла, створені людиною і керовані нею по радіо з вели¬ких відстаней.

12
?






© 2011 - 2017 Реферати на тему | Реферати українською мовою безкоштовно | Скачати бесплатно реферати українською мовою