न्यूटनियन यांत्रिकी पर आधारित शास्त्रीय प्राकृतिक विज्ञान की दो सबसे महत्वपूर्ण सफलताएँ, आकाशीय पिंडों की प्रेक्षित गति का लगभग संपूर्ण विवरण और प्रयोग से ज्ञात आदर्श गैस कानूनों की व्याख्या थीं।

केप्लर के नियम।प्रारंभ में, यह माना जाता था कि पृथ्वी स्थिर है, और गति खगोलीय पिंडबहुत जटिल लग रहा था। गैलीलियो ने सबसे पहले यह सुझाव दिया था कि हमारा ग्रह कोई अपवाद नहीं है और यह सूर्य के चारों ओर भी घूमता है। यह अवधारणा बल्कि शत्रुता के साथ मिली थी। टाइको ब्राहे ने चर्चा में भाग नहीं लेने का फैसला किया, लेकिन निकायों के निर्देशांक का प्रत्यक्ष माप लेने का फैसला किया आकाशीय पिंड. उन्होंने अपना पूरा जीवन इसके लिए समर्पित कर दिया, लेकिन न केवल उन्होंने अपनी टिप्पणियों से कोई निष्कर्ष निकाला, बल्कि उन्होंने परिणामों को प्रकाशित भी नहीं किया। बाद में, टाइको का डेटा केप्लर के पास आया, जिसने सूर्य के चारों ओर ग्रहों (और पृथ्वी) की गति के तीन नियमों को तैयार करके देखे गए जटिल प्रक्षेपवक्र के लिए एक सरल स्पष्टीकरण पाया (चित्र 6_1):

1. ग्रह अण्डाकार कक्षाओं में घूमते हैं, जिनमें से एक केंद्र में सूर्य है।

2. ग्रह की गति इस तरह बदलती है कि उसके त्रिज्या सदिश के लिए क्षेत्र बह जाते हैं समान अंतरालसमय समान हैं।

3. एक के ग्रहों की क्रांति की अवधि सौर प्रणालीऔर उनकी कक्षाओं के अर्ध-प्रमुख अक्ष संबंधित हैं:

केप्लर के अनुसार, पृथ्वी से देखे गए "आकाशीय क्षेत्र" पर ग्रहों की जटिल गति, इन ग्रहों को अण्डाकार कक्षाओं में पर्यवेक्षक की गति के साथ जोड़ने के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुई, जो पृथ्वी के साथ मिलकर, कक्षीय गतिसूर्य के चारों ओर और ग्रह की धुरी के चारों ओर दैनिक घूर्णन।

प्रत्यक्ष प्रमाण दैनिक रोटेशनपृथ्वी फौकॉल्ट द्वारा निर्धारित एक प्रयोग था, जिसमें एक पेंडुलम के दोलन का तल घूमती हुई पृथ्वी की सतह के सापेक्ष घूमता है।

गुरूत्वाकर्षन का नियम. केप्लर के नियमों ने ग्रहों की प्रेक्षित गति का पूरी तरह से वर्णन किया, लेकिन इस तरह की गति के कारणों का खुलासा नहीं किया (उदाहरण के लिए, यह अच्छी तरह से माना जा सकता है कि केपलरियन कक्षाओं के साथ पिंडों की गति का कारण किसी प्राणी की इच्छा या इच्छा थी। खगोलीय पिंडों के सामंजस्य के लिए)। न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत ने उस कारण का संकेत दिया जिसने केपलर के नियमों के अनुसार ब्रह्मांडीय पिंडों की गति को निर्धारित किया, उनके आंदोलन की विशेषताओं की सही भविष्यवाणी और व्याख्या की। मुश्किल मामले, एक ब्रह्मांडीय और स्थलीय पैमाने पर एक ही शब्दों में कई घटनाओं का वर्णन करना संभव बनाता है (एक गेलेक्टिक क्लस्टर में सितारों की गति और पृथ्वी की सतह पर एक सेब का गिरना)।

न्यूटन ने के लिए सही व्यंजक पाया गुरुत्वाकर्षण बल दो बिंदु निकायों की बातचीत से उत्पन्न होने वाले (निकाय जिनके आयाम उनके बीच की दूरी की तुलना में छोटे होते हैं):

(2)
,

जो, दूसरे नियम के साथ, यदि m ग्रह का द्रव्यमान अधिक है कम द्रव्यमानसितारे एम, अंतर समीकरण के लिए नेतृत्व किया

(3)
,

एक विश्लेषणात्मक समाधान स्वीकार करना। किसी भी अतिरिक्त भौतिक विचार को शामिल किए बिना, विशुद्ध रूप से गणितीय तरीकेयह दिखाना फैशनेबल है कि उपयुक्त प्रारंभिक परिस्थितियों में (पर्याप्त रूप से छोटा प्रारंभिक दूरीतारे और ग्रह की गति के लिए) ब्रह्मांडीय शरीरसाथ घूमेगा बंद, स्थिर अण्डाकार कक्षा में पूर्ण सहमति मेंकेप्लर के नियमों के साथ (विशेष रूप से, केप्लर का दूसरा नियम कोणीय गति के संरक्षण के नियम का प्रत्यक्ष परिणाम है, जो गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रियाओं के दौरान पूरा होता है, क्योंकि बल का क्षण (2) विशाल केंद्र के सापेक्ष हमेशा होता है शून्य) पर्याप्त रूप से उच्च प्रारंभिक वेग पर (इसका मान तारे के द्रव्यमान पर निर्भर करता है और प्रारंभिक स्थिति) ब्रह्मांडीय शरीर एक अतिपरवलयिक प्रक्षेपवक्र के साथ चलता है, अंततः तारे से अनंत दूरी की ओर बढ़ रहा है।

गुरुत्वाकर्षण के नियम (2) का एक महत्वपूर्ण गुण इसका संरक्षण है गणितीय रूपजब गुरुत्वाकर्षण बातचीतआयतन पर उनके द्रव्यमान के गोलाकार रूप से सममित वितरण के मामले में गैर-बिंदु निकाय। इस मामले में, इन निकायों के केंद्रों के बीच की दूरी द्वारा आर की भूमिका निभाई जाती है।

गड़बड़ी की उपस्थिति में आकाशीय पिंडों की गति।कड़ाई से बोलते हुए, केप्लर के नियम केवल एक शरीर के दूसरे के पास गति के मामले में ही पूरे होते हैं, जो कि महत्वपूर्ण है बड़ा द्रव्यमान, बशर्ते कि ये निकाय गोलाकार हों। गोलाकार आकार से थोड़े विचलन के साथ (उदाहरण के लिए, किसी तारे के घूमने के कारण, यह कुछ हद तक "समतल" हो सकता है), ग्रह की कक्षा बंद होना बंद हो जाती है और तारे के चारों ओर एक दीर्घवृत्त होता है।

एक और आम गड़बड़ी है गुरुत्वाकर्षण प्रभावएक के ग्रह तारा प्रणालीएक-दूसरे से। कमजोर गड़बड़ी के संबंध में केप्लरियन कक्षाएं स्थिर हैं, यानी, एक निकट-उड़ने वाले पड़ोसी के प्रभाव का अनुभव करने के बाद, ग्रह अपने मूल प्रक्षेपवक्र में वापस आ जाता है। मजबूत गड़बड़ी (थोड़ी दूरी पर एक विशाल शरीर के पारित होने) की उपस्थिति में, गति की समस्या बहुत अधिक जटिल हो जाती है और इसे विश्लेषणात्मक रूप से हल नहीं किया जा सकता है। संख्यात्मक गणनाओं से पता चलता है कि इस मामले में ग्रहों के प्रक्षेपवक्र दीर्घवृत्त नहीं हैं और खुले वक्रों का प्रतिनिधित्व करते हैं।

न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, ग्रहों की ओर से तारे पर एक बल कार्य करता है। M>>m के मामले में, तारे का त्वरण नगण्य है और इसे स्थिर माना जा सकता है। एक दूसरे के प्रति आकर्षित होने वाले आनुपातिक द्रव्यमान के दो निकायों की उपस्थिति में, एक आम के चारों ओर अंडाकार कक्षाओं में उनकी स्थिर संयुक्त गति ग्रैविटी केंद्र . यह स्पष्ट है कि एक अधिक विशाल पिंड एक छोटी त्रिज्या की कक्षा में गति करता है। ग्रहों के एक तारे के चारों ओर घूमने के मामले में, यह प्रभाव शायद ही ध्यान देने योग्य हो। हालाँकि, अंतरिक्ष में सिस्टम पाए गए थे जो वर्णित गति करते हैं - डबल स्टार . बाइनरी स्टार सिस्टम में ग्रहों की गति की एक संख्यात्मक गणना से पता चलता है कि उनकी कक्षाएँ अनिवार्य रूप से गैर-स्थिर हैं, ग्रह से सितारों की दूरी बहुत विस्तृत श्रृंखला में तेजी से बदलती है। अपरिहार्य तेजी से परिवर्तनग्रहों पर जलवायु इसे जैविक विकास की संभावना को बहुत ही समस्याग्रस्त बना देती है। सिस्टम के ग्रहों पर तकनीकी सभ्यताओं के उभरने की संभावना और भी कम है डबल स्टार, चूंकि ग्रहों की जटिल गैर-आवधिक गति "आकाशीय क्षेत्र" पर पिंडों की अवलोकनीय गति की ओर ले जाती है, जिसे समझना मुश्किल है, केप्लर के नियमों के निर्माण को महत्वपूर्ण रूप से जटिल बनाता है और, परिणामस्वरूप, विकास शास्त्रीय यांत्रिकी(चित्र। 6_2)।

सौर मंडल की संरचना।यह सर्वविदित है कि सौरमंडल का अधिकांश भाग (लगभग 99.8%) इसी पर पड़ता है सितारा - सूरज। कुल द्रव्यमान ग्रहों कुल का केवल 0.13% है। सिस्टम के अन्य पिंडों पर (धूमकेतु, ग्रह उपग्रह, क्षुद्रग्रह और उल्कापिंड पदार्थ) द्रव्यमान का केवल 0.0003% है। उपरोक्त आंकड़ों से यह पता चलता है कि हमारे सिस्टम में ग्रहों की गति के लिए केप्लर के नियमों को बहुत अच्छी तरह से लागू किया जाना चाहिए। अण्डाकार कक्षाओं से महत्वपूर्ण विचलन केवल ग्रहों में से एक के करीब (सूर्य से दूरी की तुलना में) उड़ान के मामले में हो सकता है: बुध, शुक्र, पृथ्वी, मंगल, बृहस्पति, शनि, यूरेनस, नेपच्यून या प्लूटो (यह है सबसे बड़े ग्रहों के लिए विशेष रूप से सच है - बृहस्पति)। यह नेपच्यून की कक्षा की गड़बड़ी का अवलोकन था जिसने भविष्यवाणी करना और फिर प्लूटो की खोज करना संभव बना दिया - सबसे दूर का ज्ञात ग्रहहमारी प्रणाली।

न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम और केप्लर के नियम ग्रहों की कक्षाओं के आकार को घूर्णन अवधियों से जोड़ना संभव बनाते हैं, लेकिन वे हमें स्वयं कक्षाओं की गणना करने की अनुमति नहीं देते हैं। 18वीं शताब्दी में, सौर मंडल के ग्रहों की कक्षाओं की त्रिज्या के लिए एक अनुभवजन्य सूत्र प्रस्तावित किया गया था:

कहाँ पे पृथ्वी की कक्षा की त्रिज्या है। केप्लर के नियमों के विपरीत, संबंध (4) किसी भी तरह से न्यूटन के नियमों का पालन नहीं करता है और अभी तक सैद्धांतिक औचित्य प्राप्त नहीं हुआ है, हालांकि वर्तमान में ज्ञात सभी ग्रहों की कक्षाओं को इस सूत्र द्वारा संतोषजनक ढंग से वर्णित किया गया है। एकमात्र अपवाद मूल्य है एन = 3, जिसके लिए परिकलित कक्षा में कोई ग्रह नहीं है। इसके बजाय, यह पाया गया था क्षुद्रग्रह बेल्ट - ग्रहों के पैमाने पर छोटे पिंड अनियमित आकार. अनुभवजन्य कानून जो मौजूदा सिद्धांत द्वारा समर्थित नहीं हैं, अनुसंधान में सकारात्मक भूमिका निभा सकते हैं, क्योंकि वे भी प्रतिबिंबित करते हैं वस्तुगत सच्चाई(शायद बिल्कुल सटीक और कुछ हद तक विकृत भी नहीं)।

पहले से मौजूद पांचवें ग्रह, फेथॉन की परिकल्पना आकर्षक लग रही थी, अपने विशाल पड़ोसी बृहस्पति के विशाल गुरुत्वाकर्षण आकर्षण द्वारा टुकड़ों में नष्ट हो गई, हालांकि मात्रात्मक विश्लेषणग्रह की गति - विशाल ने इस धारणा की विफलता को दिखाया। जाहिरा तौर पर, उल्लिखित समस्या का समाधान सौर मंडल के ग्रहों की उत्पत्ति और विकास के एक पूर्ण सिद्धांत के आधार पर ही किया जा सकता है, जो अभी तक मौजूद नहीं है। एक गैस बादल से सूर्य और ग्रहों की संयुक्त उत्पत्ति का एक बहुत ही आकर्षक सिद्धांत, की कार्रवाई के तहत संकुचित गुरुत्वाकर्षण बल, देखे गए असमान वितरण के विरोध में है टॉर्कः(गति) तारे और ग्रहों के बीच। दूर अंतरिक्ष से आने वाले पिंडों के सूर्य द्वारा गुरुत्वाकर्षण पर कब्जा करने के परिणामस्वरूप ग्रहों की उत्पत्ति के मॉडल, सुपरनोवा के विस्फोट के कारण होने वाले प्रभावों पर चर्चा की जाती है। सौर मंडल के विकास के लिए अधिकांश "परिदृश्यों" में, क्षुद्रग्रह बेल्ट का अस्तित्व किसी न किसी तरह से इसकी निकटता से जुड़ा हुआ है। विशाल ग्रहसिस्टम

सौर मंडल के ग्रहों के वर्तमान में ज्ञात गुण हमें उन्हें दो समूहों में विभाजित करने की अनुमति देते हैं। पहले चार ग्रह स्थलीय समूह अपेक्षाकृत छोटे द्रव्यमान द्वारा विशेषता और उच्च घनत्वपदार्थ जो उन्हें बनाते हैं। इनमें एक पिघला हुआ लोहे का कोर होता है जो एक सिलिकेट खोल से घिरा होता है - छाल। ग्रहों में गैसीय वायुमंडल होते हैं। उनका तापमान मुख्य रूप से सूर्य की दूरी से निर्धारित होता है और इसके बढ़ने के साथ घटता है। बृहस्पति से शुरुआत विशाल ग्रहों का समूह मुख्य रूप से प्रकाश तत्वों (हाइड्रोजन और हीलियम) से बना होता है, जिसका दबाव भीतरी परतेंगुरुत्वीय संपीडन के कारण विशाल मूल्यों तक बढ़ जाता है। नतीजतन, जैसे ही वे केंद्र के पास पहुंचते हैं, गैसें धीरे-धीरे एक तरल और संभवतः एक ठोस अवस्था में चली जाती हैं। यह माना जाता है कि में मध्य क्षेत्रदबाव इतना अधिक है कि हाइड्रोजन मौजूद है धातु चरण, जो अभी तक पृथ्वी पर प्रयोगशाला स्थितियों में भी नहीं देखा गया है। दूसरे समूह के ग्रहों में बड़ी संख्या में उपग्रह हैं। शनि पर, उनकी संख्या इतनी अधिक है कि अपर्याप्त आवर्धन के साथ, ग्रह निरंतर छल्ले की एक प्रणाली से घिरा हुआ प्रतीत होता है (चित्र 6_3)।

अन्य ग्रहों पर जीवन के अस्तित्व की समस्याअभी भी निकट-वैज्ञानिक क्षेत्रों में रुचि बढ़ी है। वर्तमान में, यह पर्याप्त निश्चितता के साथ कहा जा सकता है कि आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान से परिचित प्रोटीन रूपों में, सौर मंडल के ग्रहों पर जीवन (निश्चित रूप से, पृथ्वी के अपवाद के साथ) मौजूद नहीं है।इसका कारण मुख्य रूप से भौतिक-रासायनिक स्थितियों का छोटा होना है जो अस्तित्व की संभावना की अनुमति देते हैं कार्बनिक अणुऔर उनकी भागीदारी के साथ महत्वपूर्ण रासायनिक प्रतिक्रियाओं का कोर्स (बहुत अधिक नहीं और कम तामपान, संकीर्ण दबाव सीमा, ऑक्सीजन की उपस्थिति, आदि)। पृथ्वी के अलावा एकमात्र ग्रह, जिन स्थितियों पर प्रोटीन जीवन के अस्तित्व की संभावना का स्पष्ट रूप से खंडन नहीं करता है, वह मंगल है। हालांकि, इसका उपयोग करके इसकी सतह का पर्याप्त रूप से विस्तृत अध्ययन अंतरग्रहीय स्टेशन"मंगल", "मैरियनर" और "वाइकिंग" ने दिखाया कि इन ग्रहों पर सूक्ष्मजीवों के रूप में भी जीवन मौजूद नहीं है (चित्र 6_4)।

जहां तक ​​अलौकिक जीवन के गैर-प्रोटीन रूपों के अस्तित्व के सवाल का सवाल है, तो इसकी गंभीर चर्चा से पहले जीवन की सबसे सामान्यीकृत अवधारणा के सख्त निरूपण से पहले होना चाहिए, लेकिन इस समस्या को अभी तक आम तौर पर स्वीकृत संतोषजनक समाधान नहीं मिला है। (किसी को यह आभास हो जाता है कि जीवन रूपों की खोज जो हमारी सामान्य कल्पना से काफी भिन्न हैं, गैर-वैज्ञानिक जनता में कोई ध्यान देने योग्य रुचि पैदा नहीं कर सकते हैं। कंप्यूटर वायरस के निर्माण की कल्पना करना बहुत मुश्किल नहीं है, जो दोहरा सकते हैं नेटवर्क और विकसित हो सकते हैं, समाज में इस पर प्रतिक्रिया की कल्पना करना कहीं अधिक कठिन है, प्रोग्राम खोने वाले उपयोगकर्ताओं की झुंझलाहट के अलावा)।

गुरुत्वाकर्षण बलों की प्रकृति पर. न्यूटन का नियम गुरुत्वाकर्षणका अर्थ है मौलिक कानून शास्त्रीय प्राकृतिक विज्ञान। न्यूटन की अवधारणा की पद्धतिगत कमजोरी गुरुत्वाकर्षण बलों के उद्भव ("मैं परिकल्पना का आविष्कार नहीं करता") के लिए अग्रणी तंत्र पर चर्चा करने से इनकार कर रहा था। न्यूटन के बाद, गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत को बनाने के लिए बार-बार प्रयास किए गए। दृष्टिकोण के विशाल बहुमत तथाकथित के साथ जुड़े हुए हैं हाइड्रोडायनामिक गुरुत्वाकर्षण मॉडल , जो एक मध्यवर्ती पदार्थ के साथ बड़े पैमाने पर पिंडों की यांत्रिक बातचीत द्वारा गुरुत्वाकर्षण बलों के उद्भव की व्याख्या करने की कोशिश कर रहे हैं, जिसके लिए एक या दूसरे नाम को जिम्मेदार ठहराया गया है: "ईथर", "गुरुत्वाकर्षण प्रवाह", "वैक्यूम", आदि। पिंडों के बीच आकर्षण माध्यम के विरलन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है, जो या तो तब होता है जब इसे बड़े पैमाने पर पिंडों द्वारा अवशोषित किया जाता है, या जब वे इसके प्रवाह को स्क्रीन करते हैं। इन सभी सिद्धांतों में एक सामान्य महत्वपूर्ण खामी है: दूरी (2) पर बल की निर्भरता की सही भविष्यवाणी करते हुए, वे अनिवार्य रूप से एक और अप्राप्य प्रभाव की ओर ले जाते हैं: पेश किए गए पदार्थ के सापेक्ष गतिमान निकायों का मंदी।

गुरुत्वाकर्षण संपर्क की अवधारणा के विकास में एक महत्वपूर्ण नया कदम ए आइंस्टीन द्वारा बनाया गया था, जिन्होंने बनाया था सामान्य सापेक्षता .

सभी ब्रह्मांड संबंधी परिकल्पनाकई समूहों में विभाजित किया जा सकता है। उनमें से एक के अनुसार, सूर्य और सौर मंडल के सभी पिंड: ग्रह, उपग्रह, क्षुद्रग्रह, धूमकेतु और उल्कापिंड - एक ही गैस और धूल के बादल, या धूल के बादल से बने थे। दूसरे के अनुसार, सूर्य और उसके परिवार के पास है विभिन्न मूल, ताकि सूर्य एक गैस और धूल के बादल (निहारिका, ग्लोब्यूल्स) और सौर मंडल के बाकी खगोलीय पिंडों से बना - दूसरे बादल से, जिसे सूर्य ने अपनी कक्षा में पूरी तरह से स्पष्ट तरीके से नहीं पकड़ा था। और कुछ में अलग हो गए, और भी बहुत से लोगों के लिए एक समझ से बाहर के तरीके से अधिक विभिन्न निकाय(ग्रह, उनके उपग्रह, क्षुद्रग्रह, धूमकेतु और उल्कापिंड) जिनमें सबसे अधिक विभिन्न विशेषताएं: द्रव्यमान, घनत्व, विलक्षणता, कक्षा की दिशा और अपनी धुरी के चारों ओर घूमने की दिशा, सूर्य के भूमध्य रेखा (या ग्रहण) के तल पर कक्षा का झुकाव और भूमध्य रेखा के तल का झुकाव इसके तल की ओर की परिक्रमा।
नौ प्रमुख ग्रहलगभग एक ही तल में सूर्य के चारों ओर दीर्घवृत्त (वृत्तों से थोड़ा अलग) में परिक्रमा करें। सूर्य से दूरी के क्रम में, ये हैं बुध, शुक्र, पृथ्वी, मंगल, बृहस्पति, शनि, यूरेनस, नेपच्यून और प्लूटो. इनके अलावा सौरमंडल में कई छोटे ग्रह (क्षुद्रग्रह) हैं, जिनमें से अधिकांश मंगल और बृहस्पति की कक्षाओं के बीच घूमते हैं। ग्रहों के बीच का स्थान अत्यंत दुर्लभ गैस से भरा है और अंतरिक्ष धूल. यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण द्वारा छेदा जाता है।
सूर्य 109 बार अधिक पृथ्वीव्यास में और पृथ्वी से लगभग 333,000 गुना अधिक विशाल. सभी ग्रहों का द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान का लगभग 0.1% ही है, इसलिए यह अपने आकर्षण के बल से सौर मंडल के सभी सदस्यों की गति को नियंत्रित करता है।

ग्रहों की दृश्यता का विन्यास और शर्तें

ग्रहों की विन्यास कुछ और विशेषता कहलाती है आपसी व्यवस्थाग्रह, पृथ्वी और सूर्य।
पृथ्वी से ग्रहों की दृश्यता की स्थितियां आंतरिक ग्रहों (शुक्र और बुध) के लिए तेजी से भिन्न होती हैं, जिनकी कक्षाएँ पृथ्वी की कक्षा के अंदर होती हैं, और बाहरी ग्रहों (बाकी सभी) के लिए।
आंतरिक ग्रह पृथ्वी और सूर्य के बीच या सूर्य के पीछे हो सकता है। ऐसी स्थिति में ग्रह अदृश्य होता है, क्योंकि यह सूर्य की किरणों में खो जाता है। इन स्थितियों को सूर्य के साथ ग्रह की युति कहा जाता है। अवर संयोजन में, ग्रह पृथ्वी के सबसे निकट है, और श्रेष्ठ संयोजन में, यह हमसे सबसे दूर है।

ग्रहों की क्रांति के सिनोडिक काल और नाक्षत्र काल के साथ उनका संबंध

सितारों के संबंध में सूर्य के चारों ओर ग्रहों की क्रांति की अवधि को तारकीय या नाक्षत्र काल कहा जाता है।
कैसे निकट ग्रहसूर्य के लिए, जितना अधिक इसकी रैखिक और कोणीय गतिऔर सूर्य के चारों ओर क्रांति की एक छोटी नाक्षत्र अवधि।
हालांकि, प्रत्यक्ष अवलोकनों से, यह ग्रह की क्रांति की नाक्षत्र अवधि निर्धारित नहीं है, बल्कि समय अंतराल है जो एक ही नाम के दो लगातार विन्यासों के बीच बहती है, उदाहरण के लिए, दो के बीच सीरियल कनेक्शन(विपक्ष)। इस अवधि को सिनोडिक काल कहा जाता है। प्रेक्षणों से सिनोडिक काल ज्ञात करके ग्रहों के नक्षत्र काल गणना द्वारा ज्ञात किए जाते हैं।
बाहरी ग्रह की सिनोडिक अवधि उस समय की अवधि है जिसके बाद पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमते हुए 360 ° से आगे निकल जाती है।

केप्लर के नियम

ग्रहों की गति के नियमों की खोज करने का गुण उत्कृष्ट जर्मन वैज्ञानिक का है जोहान्स केप्लर(1571 -1630)। पर जल्दी XVIIमें। केप्लर ने सूर्य के चारों ओर मंगल के संचलन का अध्ययन करते हुए ग्रहों की गति के तीन नियमों की स्थापना की।

केप्लर का प्रथम नियम . प्रत्येक ग्रह एक दीर्घवृत्त में सूर्य के साथ अपने एक फोकस पर परिक्रमा करता है।

केप्लर का दूसरा नियम (क्षेत्रों का कानून)। समय के समान अंतराल के लिए ग्रह का त्रिज्या-सदिश समान क्षेत्रों का वर्णन करता है।

केप्लर का तीसरा नियम . ग्रहों के नाक्षत्र काल के वर्ग उनकी कक्षाओं के अर्ध-प्रमुख अक्षों के घनों के रूप में संबंधित हैं।

खगोलीय इकाइयों में सूर्य से सभी ग्रहों की औसत दूरी की गणना केप्लर के तीसरे नियम का उपयोग करके की जा सकती है। सूर्य से पृथ्वी की औसत दूरी (अर्थात 1 AU का मान) किलोमीटर में निर्धारित करने के बाद, इन इकाइयों में सौर मंडल के सभी ग्रहों की दूरी का पता लगाया जा सकता है। पृथ्वी की कक्षा की अर्ध-प्रमुख धुरी है के रूप में लिया खगोलीय इकाईदूरियां (=1 ए.ई.)
दूरियों को निर्धारित करने की क्लासिक विधि गोनियोमेट्रिक ज्यामितीय विधि थी और बनी हुई है। वे दूर के तारों की दूरी निर्धारित करते हैं, जिन पर रडार विधि लागू नहीं होती है। ज्यामितीय विधि घटना पर आधारित है लंबन शिफ्ट.

जब प्रेक्षक गति करता है तो लंबन विस्थापन किसी वस्तु की दिशा में परिवर्तन होता है।.

समस्या को हल करने का उदाहरण

काम. किसी ग्रह का विरोध 2 साल में दोहराया जाता है। इसकी कक्षा का अर्ध-प्रमुख अक्ष क्या है?

दिया गया	फेसला कक्षा के अर्ध-प्रमुख अक्ष को केप्लर के तीसरे नियम से निर्धारित किया जा सकता है: , और नाक्षत्र काल - नाक्षत्र और पर्यायवाची काल के बीच के अनुपात से: ,
- ?

पृथ्वी का आकार और आकार

अंतरिक्ष से ली गई तस्वीरों में, पृथ्वी सूर्य द्वारा प्रकाशित एक गेंद की तरह दिखती है।
पृथ्वी के आकार और आकार के बारे में सटीक उत्तर दिया गया है डिग्री माप, अर्थात्, पृथ्वी की सतह पर विभिन्न स्थानों पर 1 ° के चाप की लंबाई के किलोमीटर में माप। डिग्री माप से पता चला है कि ध्रुवीय क्षेत्र में किलोमीटर में मेरिडियन के 1 डिग्री चाप की लंबाई सबसे बड़ी (111.7 किमी) है, और भूमध्य रेखा (110.6 किमी) पर सबसे छोटी है। इसलिए, भूमध्य रेखा पर, पृथ्वी की सतह की वक्रता ध्रुवों की तुलना में अधिक है, और यह इंगित करता है कि पृथ्वी एक गेंद नहीं है। पृथ्वी का भूमध्यरेखीय त्रिज्या ध्रुवीय से 21.4 किमी अधिक है। इसलिए पृथ्वी (अन्य ग्रहों की तरह) घूर्णन के कारण ध्रुवों पर संकुचित हो जाती है।
हमारे ग्रह के आकार के बराबर एक गेंद की त्रिज्या 6370 किमी है। इस मान को पृथ्वी की त्रिज्या माना जाता है।
जिस कोण पर पृथ्वी की त्रिज्या दृष्टि रेखा के लंबवत दिखाई देती है उसे क्षैतिज लंबन कहते हैं।

पृथ्वी का द्रव्यमान और घनत्व

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम आपको इनमें से किसी एक को निर्धारित करने की अनुमति देता है सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएंआकाशीय पिंड - द्रव्यमान, विशेष रूप से हमारे ग्रह का द्रव्यमान। दरअसल, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के आधार पर त्वरण निर्बाध गिरावटजी=(जी*एम)/आर 2 । इसलिए, यदि मुक्त गिरावट के त्वरण, गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक और पृथ्वी की त्रिज्या का मान ज्ञात हो, तो इसका द्रव्यमान निर्धारित किया जा सकता है।
में प्रतिस्थापित करना निर्दिष्ट सूत्रमान जी \u003d 9.8 मीटर / एस 2, जी \u003d 6.67 * 10 -11 एन * एम 2 / किग्रा 2,

आर \u003d 6370 किमी, हम पाते हैं कि पृथ्वी का द्रव्यमान M \u003d 6 x 10 24 किग्रा है। पृथ्वी के द्रव्यमान और आयतन को जानकर हम इसके औसत घनत्व की गणना कर सकते हैं।

प्राचीन काल से, लोगों ने आकाश में तारों वाले आकाश के स्पष्ट घूर्णन, चंद्रमा के चरणों में परिवर्तन, सूर्योदय और सूर्यास्त जैसी घटनाओं को देखा है। स्वर्गीय शरीर, दिन के दौरान आकाश में सूर्य की स्पष्ट गति, सूर्य ग्रहणवर्ष के दौरान क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई में परिवर्तन, चंद्र ग्रहण. यह स्पष्ट था कि ये सभी घटनाएं जुड़ी हुई हैं, सबसे पहले, आकाशीय पिंडों की गति के साथ, जिसकी प्रकृति का लोगों ने सरल दृश्य अवलोकनों की मदद से वर्णन करने की कोशिश की, सही समझऔर जिसकी व्याख्या सदियों से विकसित हुई है।

प्रथम लिखित संदर्भआकाशीय पिंडों के बारे में प्राचीन मिस्रऔर सुमेर। पूर्वजों ने स्वर्ग के आकाश में तीन प्रकार के पिंडों को प्रतिष्ठित किया: तारे, ग्रह और "पूंछ वाले तारे"। अंतर केवल अवलोकनों से आते हैं: तारे अन्य सितारों के सापेक्ष काफी लंबे समय तक गतिहीन रहते हैं। इसलिए, यह माना जाता था कि तारे आकाशीय क्षेत्र पर "स्थिर" थे। जैसा कि अब हम जानते हैं, पृथ्वी के घूमने के कारण, प्रत्येक तारा आकाश में एक वृत्त "खींचता" है।

ग्रह, इसके विपरीत, आकाश में घूमते हैं, और उनकी गति दिखाई देती है नग्न आंखोंएक या दो घंटे के भीतर। सुमेर में भी 5 ग्रह पाए गए और उनकी पहचान की गई: बुध, शुक्र, मंगल, बृहस्पति, शनि। उनके लिए, सूर्य और चंद्रमा को ढेर में जोड़ा गया था। कुल: 7 ग्रह। धूमकेतु के "पूंछ" सितारे। अक्सर दिखाई दिया, मुसीबतों का प्रतीक।

केप्लर के नियम I. प्रत्येक ग्रह एक दीर्घवृत्त में सूर्य के साथ अपने एक फोकस पर चलता है। II.(कानून) समान क्षेत्र) ग्रह का त्रिज्या सदिश समान समय अंतराल में समान क्षेत्रों का वर्णन करता है। III. सूर्य के चारों ओर ग्रहों के परिक्रमण काल ​​के वर्ग उनकी अण्डाकार कक्षाओं के प्रमुख अर्ध-अक्षों के घनों के समानुपाती होते हैं। सूर्य के सापेक्ष ग्रहों की गति के तीन नियम 17 वीं शताब्दी की शुरुआत में जर्मन खगोलशास्त्री जोहान्स केपलर द्वारा अनुभवजन्य रूप से प्राप्त किए गए थे। डेनिश खगोलशास्त्री टाइको ब्राहे द्वारा कई वर्षों के अवलोकन के कारण यह संभव हो गया।

सूर्य से जुड़े संदर्भ के फ्रेम में ग्रहों और सूर्य की सबसे सरल रूप से दिखाई देने वाली गति का वर्णन किया गया है। इस दृष्टिकोण को कहा गया है सूर्य केन्द्रित प्रणालीदुनिया और पोलिश खगोलशास्त्री निकोलस कोपरनिकस () द्वारा प्रस्तावित किया गया था। पर प्राचीन समयऔर कोपरनिकस तक, यह माना जाता था कि पृथ्वी ब्रह्मांड के केंद्र में स्थित है और सभी खगोलीय पिंड इसके चारों ओर जटिल प्रक्षेपवक्र के साथ घूमते हैं। विश्व की इस प्रणाली को विश्व की भूकेन्द्रित प्रणाली कहा जाता है।

कोपरनिकस की दुनिया की क्रांतिकारी सूर्यकेंद्रित प्रणाली की मान्यता के बाद, केप्लर ने आकाशीय पिंडों की गति के तीन नियम तैयार किए और सरल के बारे में सदियों पुराने भोले विचारों को नष्ट कर दिया। राउंडअबाउटपृथ्वी के चारों ओर ग्रह, गणना और टिप्पणियों से साबित होता है कि आकाशीय पिंडों की गति की कक्षाएँ केवल अण्डाकार हो सकती हैं, यह अंततः स्पष्ट हो गया कि ग्रहों की स्पष्ट गति में शामिल हैं: पृथ्वी की सतह पर पर्यवेक्षक की गति सूर्य के चारों ओर पृथ्वी का घूमना खुद की हरकतखगोलीय पिंड

आकाशीय गोले में ग्रहों की जटिल स्पष्ट गति सूर्य के चारों ओर सौर मंडल के ग्रहों की परिक्रमा के कारण है। प्राचीन ग्रीक में "ग्रह" शब्द का अर्थ "भटकना" या "आवारा" है। एक खगोलीय पिंड के प्रक्षेपवक्र को उसकी कक्षा कहा जाता है। ग्रहों की अपनी कक्षाओं में गति सूर्य से ग्रहों की दूरी के साथ घटती जाती है। ग्रह की गति की प्रकृति इस बात पर निर्भर करती है कि वह किस समूह का है। इसलिए, कक्षा और पृथ्वी से दृश्यता की स्थितियों के संबंध में, ग्रहों को आंतरिक (बुध, शुक्र) और बाहरी (मंगल, शनि, बृहस्पति, यूरेनस, नेपच्यून, प्लूटो), या, क्रमशः, के संबंध में विभाजित किया गया है। पृथ्वी की कक्षा, निचले और ऊपरी में।

बाहरी ग्रह हमेशा सूर्य द्वारा प्रकाशित पक्ष से पृथ्वी की ओर मुड़े होते हैं। आंतरिक ग्रह चंद्रमा की तरह अपने चरण बदलते हैं। किसी ग्रह की सूर्य से सबसे बड़ी कोणीय दूरी को बढ़ाव कहते हैं। बुध पर सबसे बड़ी लम्बाई 28°, शुक्र पर - 48° है। पूर्वी बढ़ाव पर आंतरिक ग्रहपश्चिम में दिखाई देता है, शाम की भोर की किरणों में, सूर्यास्त के तुरंत बाद। सायंकाल (पूर्वी) बुध का विस्तार पश्चिमी बढ़ाव के दौरान, भोर की किरणों में, सूर्योदय से कुछ समय पहले, पूर्व में आंतरिक ग्रह दिखाई देता है। बाहरी ग्रह सूर्य से किसी भी कोणीय दूरी पर हो सकते हैं।

ग्रह के चरण कोण को ग्रह पर सूर्य से आपतित प्रकाश किरण पुंज और उससे परावर्तित किरण प्रेक्षक की ओर के बीच का कोण कहा जाता है। बुध और शुक्र के चरण कोण 0° से 180° तक भिन्न होते हैं, इसलिए बुध और शुक्र चंद्रमा की तरह ही चरण बदलते हैं। अवर संयोजन के पास, दोनों ग्रहों का कोणीय आयाम सबसे बड़ा है, लेकिन संकीर्ण अर्धचंद्राकार जैसा दिखता है। चरण कोण ψ = 90° पर, ग्रहों की डिस्क का आधा भाग प्रकाशित होता है, चरण = 0.5। उच्च संयोजन में, निचले ग्रह पूरी तरह से प्रकाशित होते हैं, लेकिन पृथ्वी से खराब दिखाई देते हैं, क्योंकि वे सूर्य के पीछे हैं।

चूँकि, पृथ्वी से प्रेक्षणों के दौरान, सूर्य के चारों ओर ग्रहों की गति भी पृथ्वी की कक्षा में गति पर आरोपित होती है, ग्रह पूर्व से पश्चिम की ओर आकाश में घूमते हैं ( प्रत्यक्ष आंदोलन), फिर पश्चिम से पूर्व की ओर ( बैक ट्रैकिंग) दिशा परिवर्तन के क्षणों को स्टॉप कहा जाता है। यदि आप इस पथ को मानचित्र पर रखते हैं, तो आपको एक लूप प्राप्त होता है। लूप का आकार जितना छोटा होता है, ग्रह और पृथ्वी के बीच की दूरी उतनी ही अधिक होती है। ग्रह लूप का वर्णन करते हैं, और न केवल एक पंक्ति में आगे और पीछे चलते हैं, केवल इस तथ्य के कारण कि उनकी कक्षाओं के विमान ग्रहण के विमान से मेल नहीं खाते हैं। इस तरह के एक जटिल लूप-जैसे चरित्र को पहली बार शुक्र की स्पष्ट गति के उदाहरण का उपयोग करके देखा और वर्णित किया गया था।

यह एक ज्ञात तथ्य है कि कुछ ग्रहों की गति को पृथ्वी से सख्ती से देखा जा सकता है कुछ समयवर्ष, यह तारों वाले आकाश में समय के साथ उनकी स्थिति के कारण है। सूर्य और पृथ्वी के सापेक्ष ग्रहों की विशिष्ट पारस्परिक व्यवस्था को ग्रह विन्यास कहा जाता है। आंतरिक और बाहरी ग्रहअलग-अलग हैं: निचले ग्रहों के लिए ये संयोजन और बढ़ाव (सूर्य की कक्षा से ग्रह की कक्षा का सबसे बड़ा कोणीय विचलन) हैं, ऊपरी ग्रहों के लिए ये चतुर्भुज, संयोजन और विरोध हैं।

यदि टी पृथ्वी है, पी 1 आंतरिक ग्रह है, एस सूर्य है, आकाशीय संयोजन को निम्न संयोजन कहा जाता है। "आदर्श" अवर संयोजन में, बुध या शुक्र सूर्य की डिस्क के पार पारगमन करते हैं। यदि T पृथ्वी है, S सूर्य है, P 1 बुध या शुक्र है, तो घटना को ऊपरी संयोजन कहा जाता है। "आदर्श" मामले में, ग्रह सूर्य द्वारा कवर किया गया है, जो निश्चित रूप से, सितारों की चमक में अतुलनीय अंतर के कारण नहीं देखा जा सकता है। पृथ्वी-चंद्र-सूर्य प्रणाली के लिए, एक अमावस्या निचले संयोजन में होती है, और एक पूर्णिमा ऊपरी में होती है।

आकाशीय क्षेत्र में अपनी गति में, बुध और शुक्र कभी भी सूर्य से दूर नहीं जाते हैं (बुध 18° 28° से अधिक नहीं है; शुक्र 45° 48° से आगे नहीं है) और या तो पूर्व या पश्चिम में हो सकते हैं यह। सूर्य के पूर्व में ग्रह के सबसे बड़े कोणीय निष्कासन के क्षण को पूर्वी या शाम का बढ़ाव कहा जाता है; पश्चिम में पश्चिमी या सुबह बढ़ाव से।

आइए हम विशिष्ट की अवधारणाओं का परिचय दें भौतिक मात्राग्रहों की गति की विशेषता और कुछ गणनाओं की अनुमति देना: पूरा मोड़सितारों के संबंध में सूर्य के चारों ओर। किसी ग्रह की परिक्रमण की सिनोडिक अवधि एक ही नाम के दो क्रमिक विन्यासों के बीच का समय अंतराल S है।

प्रयुक्त साहित्य: प्रयुक्त साहित्य: 1) डी. हां। मायाकिशेव, बी। वी। बुखोवत्सेव। भौतिकी ग्रेड 11: पाठ्यपुस्तक। सामान्य शिक्षा के लिए संस्थाएं 2) इंटरनेट संसाधन: ग्रह/ page1.html

पुरातनता से 15 वीं शताब्दी तक। यह माना जाता था कि पृथ्वी गतिहीन है और ब्रह्मांड के केंद्र में है। एन. कोपरनिकस और जी. गैलीलियो आधुनिक समय में पहले लोगों में से थे जिन्होंने यह विचार व्यक्त किया कि हमारा ग्रह सूर्य के चारों ओर घूमता है। यह अवधारणा बल्कि शत्रुता के साथ मिली थी: गैलीलियो को चर्च के दबाव में सार्वजनिक रूप से इसे छोड़ने के लिए मजबूर किया गया था। बडा महत्वगति के नियमों की भविष्य की खोज के लिए टी। ब्राहे के अवलोकन थे, जिन्होंने अपना पूरा जीवन इसके लिए समर्पित कर दिया।

हालांकि, उन्होंने अपनी टिप्पणियों से कोई निष्कर्ष नहीं निकाला। बाद में, टी. ब्राहे के काम आई. केप्लर के पास आए, जिन्होंने सूर्य के चारों ओर ग्रहों की गति के तीन नियमों को तैयार करके प्रेक्षित जटिल प्रक्षेपवक्र के लिए एक सरल व्याख्या पाई:

ग्रह सूर्य के चारों ओर अण्डाकार कक्षाओं में घूमते हैं;
ग्रह असमान रूप से चलते हैं आगे का ग्रहसूर्य से है, यह जितना धीमा चलता है, और इसके विपरीत: यह सूर्य के जितना करीब होता है, उतनी ही तेजी से चलता है;
सूर्य के चारों ओर ग्रहों की परिक्रमा की अवधि उनकी दूरी पर निर्भर करती है: अधिक दूरस्थ ग्रहउन लोगों की तुलना में धीमी गति से चलें जो सूर्य के करीब हैं।

केप्लर के नियमों ने ग्रहों की प्रेक्षित गति का वर्णन किया, लेकिन ऐसी गति के कारणों का खुलासा नहीं किया। I. न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत ने उस कारण का संकेत दिया जिसने केपलर के नियमों के अनुसार ब्रह्मांडीय पिंडों की गति को निर्धारित किया, उनके आंदोलन की विशेषताओं की सही भविष्यवाणी और व्याख्या की, और समान शब्दों में ब्रह्मांडीय और स्थलीय पैमाने पर घटनाओं का वर्णन करना भी संभव बनाया। न्यूटन ने सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम को तैयार करते हुए, पिंडों की परस्पर क्रिया से उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण बल के लिए सही अभिव्यक्ति पाई: किन्हीं दो निकायों के बीच उनके द्रव्यमान के उत्पाद के समानुपाती और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। .

केप्लर के नियम ठीक उसी स्थिति में पूरे होते हैं जब एक पिंड दूसरे के पास गति करता है, जिसका द्रव्यमान बहुत अधिक होता है, और इस शर्त के तहत कि ये पिंड गोलाकार होते हैं। गोलाकार आकार से मामूली विचलन के साथ भी, ग्रह की कक्षा तारे के चारों ओर एक दीर्घवृत्त है। न्यूटन के नियमों के आधार पर पूर्वगामी गति की गणना काफी सटीक रूप से की जा सकती है और यह सूर्य के निकटतम ग्रह - बुध के लिए अधिकतम हो जाती है।

न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, ग्रह की ओर से तारे पर कार्य करने वाला एक बल है। उस स्थिति में जब तारे का द्रव्यमान ग्रह के द्रव्यमान से बहुत अधिक होता है, तारे का त्वरण नगण्य होता है और इसे स्थिर माना जा सकता है। हालांकि, आनुपातिक द्रव्यमान के निकायों की उपस्थिति में जो एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं, उनके चारों ओर स्थिर संयुक्त आंदोलन संभव है। सामान्य केंद्रडब्ल्यूटी एक तारे के चारों ओर ग्रहों की गति के मामले में, यह प्रभाव शायद ही ध्यान देने योग्य है, हालांकि, वर्णित गति करने वाले सिस्टम अंतरिक्ष में पाए गए हैं - बाइनरी सितारे।

सौर मंडल का अधिकांश भाग - लगभग 99.8% - सूर्य पर पड़ता है। ग्रहों का कुल द्रव्यमान का केवल 0.13% है कुल वजनसौर प्रणाली। इन आंकड़ों से यह पता चलता है कि हमारे सिस्टम में ग्रहों की गति के लिए केप्लर के नियमों का अच्छी तरह से पालन किया जाना चाहिए। अण्डाकार कक्षाओं से महत्वपूर्ण विचलन केवल ग्रहों में से किसी एक के निकट फ्लाईबाई के मामले में हो सकता है: बुध, शुक्र, पृथ्वी, मंगल, बृहस्पति, शनि, यूरेनस या नेपच्यून।

न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम और केप्लर के नियम ग्रहों की कक्षाओं के आकार को घूर्णन अवधियों से जोड़ना संभव बनाते हैं, लेकिन वे हमें स्वयं कक्षाओं की गणना करने की अनुमति नहीं देते हैं। 18वीं सदी में वापस सौर मंडल के ग्रहों की कक्षाओं की त्रिज्या के लिए एक सूत्र प्रस्तावित किया गया था: आर एन = (0.4 + 0.3 x 2 एन) एक्स आर ओ, जहां एन = 0, 1, 2, 3...; आर ओ - पृथ्वी की कक्षा की त्रिज्या। केप्लर के नियमों के विपरीत, यह अनुपात किसी भी तरह से न्यूटन के नियमों का पालन नहीं करता है और अभी तक कोई सैद्धांतिक स्पष्टीकरण प्राप्त नहीं हुआ है। यह संभव है कि यह अनुपात हो संयोग. हालाँकि, आज ज्ञात ग्रहों की कक्षाओं का इस सूत्र द्वारा संतोषजनक वर्णन किया गया है। एकमात्र अपवाद मान n = 3 है, जिसके लिए परिकलित कक्षा में कोई ग्रह नहीं है। इसके बजाय, क्षुद्रग्रहों की एक बेल्ट की खोज की गई - अनियमित आकार के पिंड, ग्रहों के पैमाने पर छोटे।

सौर मंडल के विकास की समस्या। वर्तमान में, सौर मंडल के विकास का कोई सिद्ध सिद्धांत नहीं है। गुरुत्वाकर्षण बलों की कार्रवाई के तहत संकुचित एकल गैस बादल से सूर्य और ग्रहों की संयुक्त उत्पत्ति का एक बहुत ही आकर्षक सिद्धांत, तारे और ग्रहों के बीच घूर्णी क्षण के असमान वितरण के साथ संघर्ष में है। दूर अंतरिक्ष से आने वाले पिंडों के सूर्य द्वारा गुरुत्वाकर्षण पर कब्जा करने के परिणामस्वरूप ग्रहों की उत्पत्ति के मॉडल पर चर्चा की जाती है।

सौर मंडल के ग्रहों के वर्तमान में ज्ञात गुण हमें उन्हें दो समूहों में विभाजित करने की अनुमति देते हैं। पहले चार ग्रह स्थलीय समूहअपेक्षाकृत छोटे द्रव्यमान और उनके घटक पदार्थों के उच्च घनत्व की विशेषता है। इनमें एक पिघला हुआ लोहे का कोर होता है जो एक सिलिकेट खोल से घिरा होता है - छाल। ग्रहों ने गैसीय वातावरण. उनका तापमान मुख्य रूप से सूर्य की दूरी से निर्धारित होता है और इसके बढ़ने के साथ घटता है। बृहस्पति से शुरू होकर, विशाल ग्रहों का समूह मुख्य रूप से प्रकाश तत्वों - हाइड्रोजन और हीलियम से बना है। जैसे ही वे ग्रह के केंद्र के करीब पहुंचते हैं, हाइड्रोजन और हीलियम धीरे-धीरे गैसीय से तरल और ठोस अवस्था में बदल जाते हैं।

यह माना जाता है कि मध्य क्षेत्रों में दबाव इतना अधिक है कि हाइड्रोजन एक धात्विक चरण में मौजूद है, जो अभी तक पृथ्वी पर प्रयोगशाला स्थितियों में भी नहीं देखा गया है। दूसरे समूह के ग्रह हैं एक लंबी संख्याउपग्रह शनि की इतनी बड़ी संख्या है कि, अपर्याप्त आवर्धन के तहत, ग्रह निरंतर छल्ले की एक प्रणाली से घिरा हुआ प्रतीत होता है।

न्यूटनियन यांत्रिकी पर आधारित शास्त्रीय प्राकृतिक विज्ञान की दो सबसे महत्वपूर्ण सफलताएँ, आकाशीय पिंडों की प्रेक्षित गति का लगभग संपूर्ण विवरण और प्रयोग से ज्ञात आदर्श गैस कानूनों की व्याख्या थीं।

केप्लर के नियम।

प्रारंभ में, यह माना जाता था कि पृथ्वी गतिहीन है, और आकाशीय पिंडों की गति बहुत जटिल लगती है। गैलीलियो ने सबसे पहले यह सुझाव दिया था कि हमारा ग्रह कोई अपवाद नहीं है और यह सूर्य के चारों ओर भी घूमता है। यह अवधारणा बल्कि शत्रुता के साथ मिली थी। टाइको ब्राहे ने चर्चा में भाग नहीं लेने का फैसला किया, लेकिन आकाशीय क्षेत्र पर निकायों के निर्देशांक का प्रत्यक्ष माप लेने का फैसला किया। उन्होंने अपना पूरा जीवन इसके लिए समर्पित कर दिया, लेकिन न केवल उन्होंने अपनी टिप्पणियों से कोई निष्कर्ष निकाला, बल्कि उन्होंने परिणामों को प्रकाशित भी नहीं किया। बाद में, टाइको का डेटा केप्लर के पास आया, जिसने सूर्य के चारों ओर ग्रहों (और पृथ्वी) की गति के तीन नियमों को तैयार करके देखे गए जटिल प्रक्षेपवक्र के लिए एक सरल स्पष्टीकरण पाया (चित्र 6_1):

1. ग्रह अण्डाकार कक्षाओं में घूमते हैं, जिनमें से एक केंद्र में सूर्य है।

2. ग्रह की गति इस प्रकार बदलती है कि उसके त्रिज्या सदिश द्वारा समान समयावधि के लिए बहने वाले क्षेत्र समान हो जाते हैं।

3. एक सौर मंडल के ग्रहों की क्रांति की अवधि और बड़े धुरा शाफ्टउनकी कक्षाएँ संबंधित हैं:

.

केपलर के अनुसार, पृथ्वी से देखे गए "आकाशीय क्षेत्र" पर ग्रहों की जटिल गति, इन ग्रहों को अण्डाकार कक्षाओं में प्रेक्षक की गति के साथ जोड़ने के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुई, जो पृथ्वी के साथ मिलकर परिक्रमा करते हैं। सूर्य के चारों ओर गति और ग्रह की धुरी के चारों ओर दैनिक घूर्णन।

पृथ्वी के दैनिक घूर्णन का प्रत्यक्ष प्रमाण फौकॉल्ट द्वारा निर्धारित एक प्रयोग था, जिसमें पेंडुलम के दोलन का तल घूर्णन करती हुई पृथ्वी की सतह के सापेक्ष घूमता था।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम।

केप्लर के नियमों ने ग्रहों की प्रेक्षित गति का पूरी तरह से वर्णन किया, लेकिन इस तरह की गति के कारणों का खुलासा नहीं किया (उदाहरण के लिए, यह अच्छी तरह से माना जा सकता है कि केपलरियन कक्षाओं के साथ पिंडों की गति का कारण किसी प्राणी की इच्छा या इच्छा थी। खगोलीय पिंडों के सामंजस्य के लिए)। न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत ने उस कारण का संकेत दिया जिसने केप्लर के नियमों के अनुसार ब्रह्मांडीय पिंडों की गति को निर्धारित किया, अधिक जटिल मामलों में उनके आंदोलन की विशेषताओं की सही भविष्यवाणी और व्याख्या की, एक ही शब्दों में एक ब्रह्मांडीय और स्थलीय पैमाने पर कई घटनाओं का वर्णन करना संभव बना दिया। (एक गेलेक्टिक क्लस्टर में तारों की गति और पृथ्वी की सतह पर एक सेब का गिरना)।

न्यूटन ने दो बिंदु पिंडों (उनके बीच की दूरी की तुलना में छोटे आयाम वाले पिंडों) की बातचीत से उत्पन्न होने वाले गुरुत्वाकर्षण बल के लिए सही अभिव्यक्ति पाई:

,

जो, दूसरे नियम के साथ, यदि m ग्रह का द्रव्यमान तारा M के द्रव्यमान से बहुत कम है, तो अंतर समीकरण का कारण बनता है

,

एक विश्लेषणात्मक समाधान स्वीकार करना। कोई अतिरिक्त शामिल किए बिना भौतिक विचार, विशुद्ध रूप से गणितीय तरीकों से यह दिखाना फैशनेबल है कि उपयुक्त प्रारंभिक स्थितियों (तारे से पर्याप्त प्रारंभिक दूरी और ग्रह की गति) के तहत, ब्रह्मांडीय पिंड केप्लर के नियमों के अनुसार पूर्ण रूप से एक बंद, स्थिर अण्डाकार कक्षा में घूमेगा ( विशेष रूप से, केप्लर का दूसरा नियम कोणीय गति के कानून संरक्षण का प्रत्यक्ष परिणाम है, जो गुरुत्वाकर्षण बातचीत के दौरान पूरा होता है, क्योंकि बल का क्षण (2) बड़े पैमाने पर केंद्र के सापेक्ष हमेशा शून्य के बराबर होता है)। पर्याप्त रूप से उच्च प्रारंभिक गति(इसका मूल्य तारे के द्रव्यमान और प्रारंभिक स्थिति पर निर्भर करता है) ब्रह्मांडीय पिंड एक अतिपरवलयिक प्रक्षेपवक्र के साथ चलता है, अंततः तारे से अनंत दूरी तक जाता है।

गुरुत्वाकर्षण के नियम (2) की एक महत्वपूर्ण संपत्ति गैर-बिंदु निकायों के गुरुत्वाकर्षण संपर्क के मामले में उनके द्रव्यमान के गोलाकार रूप से सममित वितरण के मामले में अपने गणितीय रूप का संरक्षण है। इस मामले में, इन निकायों के केंद्रों के बीच की दूरी द्वारा आर की भूमिका निभाई जाती है।

गड़बड़ी की उपस्थिति में आकाशीय पिंडों की गति। कड़ाई से बोलते हुए, केप्लर के नियम केवल एक शरीर के दूसरे के पास गति के मामले में ही पूरे होते हैं, जिसमें बहुत बड़ा द्रव्यमान होता है, बशर्ते कि ये शरीर गोलाकार हों। गोलाकार आकार से थोड़े विचलन के साथ (उदाहरण के लिए, किसी तारे के घूमने के कारण, यह कुछ हद तक "समतल" हो सकता है), ग्रह की कक्षा बंद होना बंद हो जाती है और तारे के चारों ओर एक दीर्घवृत्त होता है।

एक अन्य सामान्य गड़बड़ी एक तारा प्रणाली के ग्रहों का एक दूसरे पर गुरुत्वाकर्षण प्रभाव है। कमजोर गड़बड़ी के संबंध में केप्लरियन कक्षाएं स्थिर हैं, यानी, एक निकट-उड़ने वाले पड़ोसी के प्रभाव का अनुभव करने के बाद, ग्रह अपने मूल प्रक्षेपवक्र में वापस आ जाता है। मजबूत गड़बड़ी (थोड़ी दूरी पर एक विशाल शरीर के पारित होने) की उपस्थिति में, गति की समस्या बहुत अधिक जटिल हो जाती है और इसे विश्लेषणात्मक रूप से हल नहीं किया जा सकता है। संख्यात्मक गणनाओं से पता चलता है कि इस मामले में ग्रहों के प्रक्षेपवक्र दीर्घवृत्त नहीं हैं और खुले वक्रों का प्रतिनिधित्व करते हैं।

न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, ग्रहों की ओर से तारे पर एक बल कार्य करता है। M>>m के मामले में, तारे का त्वरण नगण्य है और इसे स्थिर माना जा सकता है। आनुपातिक द्रव्यमान के दो निकायों की उपस्थिति में जो एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं, द्रव्यमान के एक सामान्य केंद्र के चारों ओर अण्डाकार कक्षाओं में उनकी स्थिर संयुक्त गति संभव है। यह स्पष्ट है कि एक अधिक विशाल पिंड एक छोटी त्रिज्या की कक्षा में गति करता है। ग्रहों के एक तारे के चारों ओर घूमने के मामले में, यह प्रभाव शायद ही ध्यान देने योग्य हो। हालाँकि, अंतरिक्ष में ऐसे सिस्टम पाए गए जो वर्णित गति को दोहराते हैं। बाइनरी स्टार सिस्टम में ग्रहों की गति की एक संख्यात्मक गणना से पता चलता है कि उनकी कक्षाएँ अनिवार्य रूप से गैर-स्थिर हैं, ग्रह से सितारों की दूरी बहुत विस्तृत श्रृंखला में तेजी से बदलती है। साथ ही, ग्रहों पर अपरिहार्य तीव्र जलवायु परिवर्तन इसकी संभावना को बहुत ही समस्याग्रस्त बना देता है जैविक विकास. बाइनरी स्टार सिस्टम के ग्रहों पर तकनीकी सभ्यताओं के उभरने की संभावना और भी कम है, क्योंकि ग्रहों की जटिल गैर-आवधिक गति "आकाशीय क्षेत्र" पर पिंडों की अवलोकनीय गति की ओर ले जाती है जिसे समझना मुश्किल है, सूत्रीकरण को काफी जटिल करता है केप्लर के नियमों का और, परिणामस्वरूप, शास्त्रीय यांत्रिकी का विकास (चित्र। 6_2)।

सौर मंडल की संरचना।

यह सर्वविदित है कि सौर मंडल का अधिकांश भाग (लगभग 99.8%) अपने एकमात्र तारे, सूर्य पर पड़ता है। ग्रहों का कुल द्रव्यमान कुल का केवल 0.13% है। प्रणाली के शेष पिंड (धूमकेतु, ग्रह उपग्रह, क्षुद्रग्रह और उल्कापिंड) द्रव्यमान का केवल 0.0003% हैं। उपरोक्त आंकड़ों से यह पता चलता है कि हमारे सिस्टम में ग्रहों की गति के लिए केप्लर के नियमों को बहुत अच्छी तरह से लागू किया जाना चाहिए। अण्डाकार कक्षाओं से महत्वपूर्ण विचलन केवल ग्रहों में से एक के करीब (सूर्य से दूरी की तुलना में) उड़ान के मामले में हो सकता है: बुध, शुक्र, पृथ्वी, मंगल, बृहस्पति, शनि, यूरेनस, नेपच्यून या प्लूटो (यह है सबसे बड़े ग्रहों के लिए विशेष रूप से सच है - बृहस्पति)। यह नेपच्यून की कक्षा की गड़बड़ी का अवलोकन था जिसने भविष्यवाणी करना और फिर प्लूटो की खोज करना संभव बना दिया, जो हमारे सिस्टम में सबसे दूर का ज्ञात ग्रह है।

न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम और केप्लर के नियम ग्रहों की कक्षाओं के आकार को घूर्णन अवधियों से जोड़ना संभव बनाते हैं, लेकिन वे हमें स्वयं कक्षाओं की गणना करने की अनुमति नहीं देते हैं। 18वीं शताब्दी में, सौर मंडल के ग्रहों की कक्षाओं की त्रिज्या के लिए एक अनुभवजन्य सूत्र प्रस्तावित किया गया था:

, पृथ्वी की कक्षा की त्रिज्या है। केप्लर के नियमों के विपरीत, संबंध (4) किसी भी तरह से न्यूटन के नियमों का पालन नहीं करता है और अभी तक प्राप्त नहीं हुआ है सैद्धांतिक पुष्टि, हालांकि वर्तमान में ज्ञात सभी ग्रहों की कक्षाओं को इस सूत्र द्वारा संतोषजनक ढंग से वर्णित किया गया है। एकमात्र अपवाद मान n=3 है, जिसके लिए परिकलित कक्षा में कोई ग्रह नहीं है। इसके बजाय, क्षुद्रग्रहों की एक बेल्ट की खोज की गई - अनियमित आकार के पिंड, ग्रहों के पैमाने पर छोटे। अनुभवजन्य कानून, उपलब्ध सिद्धांत द्वारा समर्थित नहीं, खेल सकते हैं सकारात्मक भूमिकाअध्ययन में, क्योंकि वे वस्तुनिष्ठ वास्तविकता को भी प्रतिबिंबित करते हैं (शायद पूरी तरह से सटीक और कुछ हद तक विकृत रूप में भी)।

पहले से मौजूद पांचवें ग्रह, फेथॉन की परिकल्पना को एक विशालकाय ने टुकड़ों में तोड़ दिया था गुरुत्वाकर्षण आकर्षणइसके विशाल पड़ोसी - बृहस्पति, हालांकि, विशाल ग्रह की गति के मात्रात्मक विश्लेषण ने इस धारणा की असंगति को दिखाया। जाहिरा तौर पर, उल्लिखित समस्या का समाधान सौर मंडल के ग्रहों की उत्पत्ति और विकास के एक पूर्ण सिद्धांत के आधार पर ही किया जा सकता है, जो अभी तक मौजूद नहीं है। गुरुत्वाकर्षण बलों के प्रभाव में संकुचित एकल गैस बादल से सूर्य और ग्रहों की संयुक्त उत्पत्ति का एक बहुत ही आकर्षक सिद्धांत, स्टार और ग्रहों के बीच घूर्णी क्षण (गति) के देखे गए असमान वितरण के साथ संघर्ष में है। दूर अंतरिक्ष से आने वाले पिंडों के सूर्य द्वारा गुरुत्वाकर्षण पर कब्जा करने के परिणामस्वरूप ग्रहों की उत्पत्ति के मॉडल, सुपरनोवा के विस्फोट के कारण होने वाले प्रभावों पर चर्चा की जाती है। सौर मंडल के विकास के अधिकांश "परिदृश्यों" में, क्षुद्रग्रह बेल्ट का अस्तित्व किसी न किसी तरह से सिस्टम के सबसे विशाल ग्रह के साथ इसकी निकटता से जुड़ा है।

सौर मंडल के ग्रहों के वर्तमान में ज्ञात गुण हमें उन्हें दो समूहों में विभाजित करने की अनुमति देते हैं। स्थलीय समूह के पहले चार ग्रहों की विशेषता अपेक्षाकृत छोटे द्रव्यमान और उनके घटक पदार्थों के उच्च घनत्व से होती है। इनमें एक पिघला हुआ लोहे का कोर होता है जो एक सिलिकेट खोल से घिरा होता है - छाल। ग्रहों में गैसीय वायुमंडल होते हैं। उनका तापमान मुख्य रूप से सूर्य की दूरी से निर्धारित होता है और इसके बढ़ने के साथ घटता है। बृहस्पति से शुरू होने वाले विशाल ग्रहों का समूह मुख्य रूप से प्रकाश तत्वों (हाइड्रोजन और हीलियम) से बना है, जिसका दबाव गुरुत्वाकर्षण संपीड़न के कारण आंतरिक परतों में भारी मूल्यों तक बढ़ जाता है। नतीजतन, जैसे ही वे केंद्र के पास पहुंचते हैं, गैसें धीरे-धीरे एक तरल और संभवतः एक ठोस अवस्था में चली जाती हैं। यह माना जाता है कि मध्य क्षेत्रों में दबाव इतना अधिक है कि हाइड्रोजन एक धात्विक चरण में मौजूद है, जो अभी तक पृथ्वी पर प्रयोगशाला स्थितियों में भी नहीं देखा गया है। दूसरे समूह के ग्रहों में बड़ी संख्या में उपग्रह हैं। शनि पर, उनकी संख्या इतनी अधिक है कि अपर्याप्त आवर्धन के साथ, ग्रह निरंतर छल्ले की एक प्रणाली से घिरा हुआ प्रतीत होता है (चित्र 6_3)।