Закон всемирного тяготения
Исаак Ньютон выдвинул революционную идею, согласно которой притяжение между Солнцем и планетами является лишь частным проявлением универсального закона. Согласно этому закону, любые два тела во Вселенной, обладающие массами m1 и m2, притягиваются друг к другу с силой, направленной вдоль линии, их соединяющей. Величина этой гравитационной силы определяется двумя ключевыми факторами:
• Она прямо пропорциональна произведению масс взаимодействующих тел. Это означает, что увеличение массы одного или обоих тел приводит к пропорциональному росту силы притяжения.
• Она обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами масс этих тел. Таким образом, при увеличении дистанции сила гравитации резко ослабевает.
Простыми словами, закон утверждает: чем массивнее объекты и чем ближе они друг к другу, тем сильнее их взаимное притяжение.
Орбитальное движение планет и комет
Теория гравитации Ньютона не только подтвердила открытия Галилея, но и позволила математически вывести три эмпирических закона Кеплера, описывающих движение планет.
Чтобы понять, как планета движется по эллиптической орбите вокруг Солнца, можно представить себе постоянное взаимодействие между её скоростью и гравитационным притяжением светила, которое действует подобно гигантской резиновой ленте. На одном участке орбиты эта «лента» замедляет планету, искривляя её траекторию, пока та не начнёт приближаться к Солнцу. На противоположном участке гравитация, наоборот, ускоряет планету, снова изменяя её путь, и цикл повторяется.
Это динамическое взаимодействие между силой и скоростью также объясняет разнообразие форм орбит. Например, комета, входящая в Солнечную систему на очень высокой скорости, лишь слегка отклонится под действием гравитации Солнца и продолжит свой путь в космосе, не вернувшись обратно. Если же её скорость недостаточна, она будет «захвачена» и начнёт обращаться по эллиптической орбите, форма которой зависит от начальной скорости. Так, комета Галлея, летящая со скоростью свыше 128 000 км/ч, возвращается к Солнцу и Земле примерно каждые 76 лет.
Хотя гравитационное влияние Солнца, масса которого составляет более 99% массы всей системы, является доминирующим, существуют и менее значительные взаимодействия между самими планетами.
Триумф теории: открытие Нептуна
Одним из самых ярких подтверждений теории Ньютона стало предсказание и последующее открытие планеты Нептун. После того как в 1781 году Уильям Гершель открыл Уран, астрономы обнаружили, что его орбита не полностью соответствует расчётам, даже с учётом влияния Юпитера и Сатурна.
Это несоответствие навело на мысль о существовании ещё одной, неоткрытой планеты. Французский астроном Урбен Леверье рассчитал возможное положение этого гипотетического объекта. 23 сентября 1846 года немецкий астроном Иоганн Галле, следуя указаниям Леверье, обнаружил Нептун почти точно в предсказанном месте. Позже, в 1930 году, была открыта и девятая планета — Плутон.
Вселенная как механизм: философские последствия
Ошеломляющий успех ньютоновской механики привёл к формированию новой картины мира, которая почти на два столетия затмила аристотелевские представления.
Обратите внимание: Искусственный интеллект распознает человека лишь на основе движения глаз.
Возникла идея, что если бы в некий момент были известны положения и скорости всех частиц во Вселенной, то в принципе можно было бы предсказать как всё её прошлое, так и будущее.С этой точки зрения, Вселенная стала восприниматься не как живой организм (по Аристотелю), а как гигантский, идеально отлаженный часовой механизм, работающий по предопределённым и неизменным законам.
Интересно, что сам Ньютон придерживался иных взглядов. Он считал, что Бог должен время от времени вмешиваться, чтобы поддерживать стабильность Солнечной системы. Однако столетие спустя Пьер-Симон Лаплас математически доказал её устойчивость. На вопрос Наполеона о месте Бога в этой картине Лаплас, как гласит легенда, ответил: «Я не нуждался в этой гипотезе».
В своих трудах Ньютон подчёркивал, что такая сложная и упорядоченная система, как Солнечная система, не могла возникнуть из чисто механических причин и свидетельствует о существовании разумного Творца.
Неразрешённые вопросы: природа гравитации
Один аспект теории глубоко беспокоил Ньютона — концепция мгновенного действия на расстоянии. Ему было трудно принять идею, что тела могут влиять друг на друга через пустоту без какого-либо материального посредника.
Важно отметить, что Ньютон не претендовал на объяснение природы гравитации. Он лишь описывал, как она действует. В своих «Математических началах натуральной философии» он писал: «Гипотез не измышляю… Довольно того, что тяготение на самом деле существует и действует согласно изложенным нами законам и вполне достаточно для объяснения всех движений небесных тел». Таким образом, он сформулировал математический закон, оставив вопрос о физической причине явления будущим поколениям учёных.
#физика #наука и техника #исследования ученых #законы #теории #исаак ньютон #гравитация
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Законы движения. Описание, правила. 2 часть.