Motto: " Dejiny astronómie sú dejinami vzďaľujúcich sa horizontov "
Edwin Hubble
Hneď v úvode môjho článku k vymedzenej tematike sa vrátim k odbornému článku autora periodika "Kozmos"č.4 - Petra Zimnikovala, kde v stati k problému dvoch telies píše aj toto:
" Na teleso obiehajúce okolo Slnka , bez významného rušenia iným telesom pôsobí len dvojica síl. Jednou je gravitačná sila Slnka a druhou je odstredivá sila, vyplývajúca zo zakrivenia jeho dráhy. Tieto dve sily majú vždy presne rovnakú veľkosť , ale opačný smer,preto sú v rovnováhe.( 3. Newtonov zákon - zákon akcie a reakcie).Podobne to je aj u telies obiehajúcich okolo Zeme. Je všeobecne známe, že na obežnej dráhe okolo Zeme sú predmety v stave beztiaže. Vyvoláva to mylný dojem, že v kozmickom priestore gravitácia Zeme nepôsobí.V skutočnosti je tu gravitačná sila Zeme takmer rovnako veľká , ako na povrchu Zeme - no je dokonale vyvážená odstredivou silou.Zmena tohto stavu - napríklad - zrýchlenie družice raketovým motorom, spôsobí zmenu jej dráhy tak , aby obe sily ostali opäť vyvážené.Podobne sa správajú aj objekty obiehajúce okolo iných centrálnych telies"
V tejto úvodnej časti rozvíjania myšlienok k danej problematika - sa priam núka príležitosť - objasniť si niektoré aspekty pojmov - súvisiacich s dráhou telesa - konkrétne - s "elementami dráhy"
Opäť si na pomoc beriem svoju obľúbenú "Encyklopédiu astronómie" kde sa k problematike elementov dráh telies uvádza aj toto:
" Elementy dráhy - veličiny, ktoré určujú tvar, veľkosť a polohu dráhy telesa v priestore i polohu telesa na jeho dráhe v istom čase: (Sú to tieto elementy dráhy):
1 . veľká polos - a- dráhy telesa (ak sa označí vzdialenosť ohniska od stredu kužeľosečky v elipse - l- a veľká polos - a - , potom platí e = 1/a)
2 . numerická excentricita - e - (vzhľadom na takto definované - ( e = 1/a) - e - bezrozmerné číslo a označuje sa v matematike ako numerické - e -) t.j. pomer vzdialenosti stredu dráhy od ohniska k veľkej polosi.
3 . sklon roviny dráhy - i - k základnej rovine súradnicovej sústavy ( v slnečnej sústave k rovine ekliptiky, alebo svetového rovníka.) keď je - i - menšie ako 90 stupňov - dráha je priama ,( teleso premietnuté na ekliptiku sa pohybuje priamym smerom ako Zem ) ak je - i - väčšie ako 90 stupňov , je dráha telesa retrográdna (spätná) . Sklon roviny dráhy nemôže prevýšiť 180 stupňov , lebo tkz.výstupný uzol by nemal význam.
4 . dĺžka výstupného uzla - omega - (veľké písmeno) - je vzdialenosť uzlovej priamky od jarného bodu
5 . argument šírky perihélia - omega -(malé písmeno) je vzdialenosť perihélia od uzlovej priamky, meraná v rovine dráhy telesa.
6 . čas prechodu perihéliom - T - t.j. čas v ktorom teleso prechádza cez periélium.
Elementy - veľká omega a sklon roviny dráhy - i - udávajú polohu roviny dráhy v priestore v určitej súradnicovej sústave. Malé omega - udáva orientáciu dráhy v jej rovine. Tieto veličiny závisia od súradnicovej sústavy a menia sa v dôsledku precesie. Preto treba vždy udať epochu - na ktorú sa tieto elementy dráhy viažu.
Veľká polos - a - a excentricita - e - dráhy udávajú jej tvar a veľkosť a sú nezávislé od súradnicovej sústavy. Ani 6. element dráhy - T - nezávisí od súradnicovej sústavy , udáva časovú polohu telesa na dráhe.
Element dráhy je dráha telesa a jeho poloha na dráhe, ktorá je v istom čase jednoznačne daná.
Niektoré elementy dráhy sa však môžu nahradiť inými .
Tak napríklad - namiesto veľkej polosi - a - možno vziať na základe 3.Keplerovho zákona - obežnú dobu - P- ...alebo namiesto času prechodu perihéliom - T - sa niekedy používa ako element dráhy - stredná anomália telesa M...Excentricita paraboly e = 1, preto má iba 5 elementov dráhy. Pri kruhovej dráhe e=0 , preto odpadá aj argument šírky perihélia (malé omega) a dráha je daná 4 elementami dráhy.
Dráhy planét slnečnej sústavy majú zväčša veľmi malú excentricitu. Najväčšiu má Pluto (e= 0,248) a Merkur ( e=0,206) , naopak - najmenšiu má Venuša ( e= 0,0068). Excentricita zemskej dráhy je e= 0,0167.
Sklony dráh planét - i - vzhľadom na ekliptiku sú malé - od 0 do 3 stupňov. Iba pre planétu Pluto i =17,1 stupňa a Merkúr - i =7 stupňov
Stredné vzdialenosti planét od Slnka udáva pri dobrom priblížení Titius-Bodeho rad.- zákon.- je to matematická postupnosť , charakterizujúca rozdelenie vzdialeností planét slnečnej sústavy. podľa tohoto zákona sa vzdialenosti planét riadia postupnosťou r = 0,4 + 0,3 b na druhú. kde - r - je vyjadrené v astronomických jednotkách a parameter - b - nadobúda hodnoty 0,1....n.
Ako vidno z obrázku - medzi vzdialenosťami , vyplývajúcimi z tohoto zákona a skutočnými vzdialenosťami planét - je nepatrný rozdiel po planétu Jupiter, lebo vzdialenosť Saturna sa už líši od skutočnej o 0,45 AU , Uránu o 0,4 AU a planéta Neptún je v úplnom rozpore s týmto zákonom.Tento T-B rad mal historickú úlohu pri hľadaní planéty medzi Marsom a Jupiterom , čo podnietilo objav planétky Ceres a ďalších planétok.
V tejto fáze úvah o nebeskej mechanike a jej zákonitostiach , sa opäť vraciam k " Encyklopédii astronómie" , kde sa ďalej rozvíjajú vývojové
tendencie "poNewtonovkého" obdobia.
" V rozvoji nebeskej mechaniky ďalej pokračovali - v Rusku -L. Euler(1707-1783) , vo Francúzsku - A.C.Clairaut a J.B.D´Alambert , Immanuel Kant(1724-1804) uverejnil svoju mechanickú teóriu vzniku planetárnej sústavy a M.V. Lomonosov (1711-1765) vyslovil svoju základnú tézu o stálom vývoji Zeme a celého vesmíru.Problém rušivých vplyvov tretieho telesa na pohyb planét a komét (problém troch telies) riešil Joseph Louis Lagrange(1736-1813). problém vyriešil v roku 1788 pre špeciálne prípady.
Metódu výpočtu parabolických dráh komét podstatne zjednodušil v roku 1797 brémsky lekár a samouk v nebeskej mechanike H.W. Olbers.(1758-1840). Súborné 5- zväzkové dielo o nebeskej mechanike " Traité de mécanigue céleste " vydal v rokoch 1799-1825 P.S.Laplace(1749-1827)...V tom čase sa stali predmetom systematických výskumov aj hviezdy. Dosah Newtonovej gravitačnej teórie sa čoskoro prejavil i v tejto oblasti.
V roku 1718 objavil E. Halley vlastné pohyby troch hviezd: Síria , Aldebarana a Arktúra. A do konca 18. storočia bolo známych už takmer 100 hviezd so zmeraným vlastným pohybom , ktorý určil
Johann Tobias Mayer (1723-1762) a Nevil Maskeline. Štúdiom vlastných pohybov hviezd sa zaoberal aj Friedrich Wilhelm Herschel . V roku 1783 objavil pohyb Slnka medzi hvezdami ,v roku 1784 vydal katalóg 711 dvojhviezd, v roku 1803 zistil , že obidve hviezdy v dvojhviezde Castor - zo súhvezdia "Blíženci" obiehajú okolo spoločného ťažiska po eliptických dráhach , podobne ako planéty okolo Slnka. Z pozorovaného pohybu zložiek dvojhviezd sa dala neskôr určiť hmotnosť hviezd na základe 3. Keplerovho zákona, zovšeobecneného Newtonom.
V ďalšom období nasledovalo veľa významných astronomických objavov. V roku 1781 objavil Herschel planétu Urán , prvú z planét slnečnej sústavy - okrem od dávna známych piatich planét.Mladý John Goodricke (1764-1786) , od narodenia hluchonemý , preskúmal premennú hviezdu Algol a v roku 1783 ako 19- ročný správne vysvetlil príčiny jej premennosti.Takmer v tom istom čase vydal Charles Messier ,svoj známy katalóg hmlovín(1784)... v roku 1801 objavil Giuseppe Piazzi (1746-1826) - prvú planétku Ceres - na obežnej dráhe medzi Marsom a Jupiterom. Čoskoro po ňom objavili tri ďalšie planétky H.V.M. Olbers a K.L.Harding.
Problém určenia eliptických dráh asteroidov z niekoľkých pozorovaní dokonale vyriešil a v diele "Theoria motus corporum coelestium" uverejnil v roku1809 vynikajúci astronóm a matematik Karl Friedrich Gauss. (1777-1855) . V roku 1819 vypočítal Johann Franz Encke 1791-1831) dráhu kométy s najkratšou známou obežnou dobou (Enckeho kométa) , ktorú objavil v roku 1818 známy "lovec komét" - objaviteľ až 30 komét J.L. Pons. Encke odvodil hmotnosť Merkúra a Jupitera z ich gravitačných účinkov na dráhu kométy Encke.
Avšak - najväčším úspechom nebeskej mechaniky , bol objav planéty Neptún . Planétu teoreticky predpovedali na základe výpočtu porúch v dráhe Uránu - U.J.J.Leverrier a J.C. Adams.Planétu Neptún objavil v roku 1846 J.G.Galle - takmer presne na mieste teoreticky vypočítanom Leverrierom.
Pokroky dosiahnuté v nebeskej mechanike , inšpirovali čoraz presnejšie merania polôh nebeských telies. O pozičnú astronómiu sa zaslúžil najmä Friedrich Wilhelm Bessel (1784-1846) - jeden z najväčších astronómov minulého storočia.Svojimi meraniami spresnil viaceré astronomické konštanty. V roku 1838 prvýkrát v histórii zmeral trigonometrickou metódou vzdialenosť hviezdy 61 Cygni. Takmer súčasne s ním zmeral v Pulkove vzdialenosť hviezdy Vega -F.G.W.von Struve (1793-1846) a na Myse Dobrej nádeje vzdialenosť hviezdy Alfa Centauri - škótsky astronóm Thomas Henderson.
Zmerané vzdialenosti hviezd , ktoré prevyšovali vzdialenosť Slnka od Zeme niekoľko sto tisíc krát - dokazovali správnosť predstáv - že hviezdy ktoré vidíme na oblohe - sú v skutočnosti vzdialené slnká.Možno práve preto sa pozornosť astronómie v tejto dobe sústredila na výskum Slnka a hviezd. Pri astronomických pozorovaniach sa pritom začala využívať fotografia , spektroskopia a spektrálna analýza.Zavedenie týchto fyzikálnych metód do astronomickej praxe - znamenalo súčasne - začiatok nového odvetvia astronómie - astrofyziky - ktorá pomocou známych fyzikálnych zákonov - umožnila vysvetliť stavbu, zloženie a vlastnosti nebeských telies." konštatuje sa v známej knihe Encyklopédia astronómie , ktorú mám tú česť vlastniť.
Nasledujúci - záverečný článok bude zameraný na celkovú bilanciu poznatkov vo vývoji nebeskej mechaniky , ako aj na možné východiská v hľadaní riešenia problému - n - telies v Slnečnej sústave.
Žiadne komentáre:
Zverejnenie komentára