قوانین حرکت سیارت

ستاره شناس معروف آلمانی((یوهانس کپلر)) که در اواخر قرن شانزدهم و اوایل قرن هفتم میزیست، توانست شرح دقیق و ساده ای را عرضه کند. کپلر روی یادداشت های بیست ساله منجم دانمارکی((تیکوبراهه)) که در اختیارش قرار داشت، کار کرد و در نتیجه امروز ما قوانین حرک سیارات را از درون سه قاعده زیر میشناسیم:

قانون اول کپلر یا قانون بیضوی ها

هر سیاره در مداری بیضوی به دور خورشید میچرخد، در حالی که خورشید در یکی از کانون های آن بیضی قرار دارد و کانون دیگر بیضی در فضا واقع است، در نتیجه، فاصله سیاره تا خورشید به دلیل وجود مدار بیضوی شکل، دارای حداقل و حداکثر است.

قانون دوم کپلر یا قانون سطوح معادل

سیارات به دور خورشید به گونه ای میچرخند که خط فرضی اتصال دهنده خورشید به سیاره، در زمان های مساوی سطوحی مساوی ایجاد می کند. به عبارت دیگر، سیاره وقتی از نقطه Aبه نقطه B که در روی خط قرار دارد برود زمانش برابر است با وقتی که از نقطه C به D برود حتی اگر کمان دوم بزرگتر از کمان اول باشد. به عبارت دیگر میتوان گفت سیارات در موقع نزدیک بودن به خورشید سریع تر حرکت میکنند تا زمانی که در اوج هستند، یعنی فاصله آنها نسبت به خورشید بیشتر است.

قانون سوم کپلر یا قانون هارمونیک

نسبت توان دوم زمان لازم برای هر دو ساره جهت تکمیل یک دور به گرد خورشید دارای همان نسبتی است که توان سوم فاصله متوسط آن دو سیاره تا خورشید دارند. به عبارت دیگر میتوان گفت که توان دوم زمان لازم برای گردش سیاره برابر است با توان وم فاصله متوسط آن سیاره تا خورشید. اگر فاصله متوسط را با d  بر حسب(( واحد نجومی)) و زمان چرخش به دور خورشید را با P بر حسب (( سال)) نشان دهیم از فرمول d3=p2 میتوان فاصله سیاره ای را با توجه به زمان گردش مداری آن محاسبه کرد.

البته کار کپلر ارائه حرکت سیارات بود ولی بعدأ اسحاق نیوتن علت و چگونگی حرکت را توضیح داد. بنا بر قانون (( جاذبه نیوتن)) هر دو جسم با جرم هایm1وm2 که از هم به اندازه d فاصله داشته باشند، یکدیگر را با نیرویF، متناسب با حاصل ضرب جرم های دو جسم و متناسب با عکس مجذور فاصله جدایی آنها از یکدیگر، میکشند.

یعنیF=G*m1*m2/d2 که در این فرمول G عدد ثابت جهانی گرانش است.

سیارات نیز تحت تاثیر نیروی حرکتی رو به جلو و همچنین جاذبه دایم خورشید در مدار میمانند.

حرکت قهقرایی یا عقب گرد سیارات

 کسانی که سیاره ها را مشاهده و برای دراز مدت تعقیب میکنند ملاحظه خواهند کرد که برخی از آنها گاهی ضمن حرکت در مسیر عادی( غرب به شرق) خود ظرف مدتی، شروع به بازگشت ( شرق به غرب) میکنند. در واقع مریخ عملا در در مدار چرخش خود به دور خورشید، مسیر مخالف را نخواهد پیمود، بلکه به دلیل حرکت سذیع تر زمین نسبت به مریخ در مدارش، این وضع ظاهری مشاهده میشود و به نظر میرسد که مریخ در حال عقبگرد است. این پدیده مشابه وقتی است که ما ماشین کند سرعتی را از درون اتومبیل با سرعت زیاد و در حال سبقت گرفتن مشاهده میکنیم.