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천체역학의 의미와 역사적 배경에 대한 과학 이야기 본문

과학 이야기

천체역학의 의미와 역사적 배경에 대한 과학 이야기

Raymondwoo 2020. 7. 24. 21:24

천체역학에 대해 알아볼까요?

천체 역학이란, 가장 넓은 의미에서 고전 역학을 천체의 운동에 적용하여 여러 유형의 힘에 의해 작용에 대한 이론을 다루는 것이라고 볼 수 있습니다. 지금까지 이 기관들에 의해 경험 된 가장 중요한 힘, 그리고 유일한 중요한 힘은 그들의 상호 중력적 매력의 힘입니다. 그러나 인공위성의 대기압 항진, 먼지 입자의 복사 압력, 먼지 입자가 전기적으로 충전되어 자기장 에서 움직이는 경우 먼지 입자의 전자기력과 같은 다른 힘도 중요할 수 있습니다. 그리고 천체 역학이라는 용어는 때때로 태양계 몸체의 일반적인 궤도 운동에 중점을두고 상호 중력 인력 아래에서 움직이는 점 질량 입자의 운동에 대해 개발 된 분석만을 의미한다고 가정합니다. 그래서 천체 역학이라는 용어는 종종 인공위성 운동 의 천체 역학을 지칭하는데 사용됩니다. 또한 동적 천문학은 천체 역학 및 천체 역학 외에도 천체 운동의 모든 측면 (예: 회전, 조석 진화, 별과 은하의 질량 및 질량 분포 결정, 유체 움직임)을 포함하는 것으로 해석되는 용어 성운 등을 다룬다고 볼 수 있습니다. 천체역학의 역사적 배경과 천체역학의 초기이론에 대해 알아보도록 하겠습니다. 천체 역학은 천문학 초기에 육안으로 볼 수있는 태양 , 달 및 5개의 행성(수성, 금성, 화성, 목성 및 토성)이 관찰되고 분석되었습니다. 이러한 행성은 방랑자의 그리스어에서 유래하고, 일부는 자연이 되었다가 문화로 인해 신들의 상태로 하늘의 고정 된 배경에 대해 이동 이러한 개체를 상승시키는 이러한 상태는 오늘날 어떤 의미에서 살아남는 것이라고 말할 수 있습니다. 또한 행성과 태양의 위치가 어떻게든 지구상의 개인의 삶에 영향을 미치는 것으로 여겨지는 점성술이 있었습니다. 이 점성술은 행성의 신성한 지위와 인간 활동에 미치는 영향에 대해 신중하고 지속적으로 행성의 움직임을 관찰하고 미래의 위치를 ​​예측하기위한 정교한 체계를 개발하는 데 주요 동기가 될 수 있습니다. 그리스 천문학자 프톨레마이오스는 지구가 고정되었던 행성 운동의 시스템을 제안했고 중심과 모든 행성, 달과 태양이 그 주위를 공전한다고 주장 했습니다. 지구의 관측자가 보는 것처럼 행성은 가변 속도로 하늘을 가로 질러 움직입니다. 그들은 때때로 그들의 운동 방향을 반대로 바꾸지만 잠시 후에 지배적인 운동 방향을 재개합니다. 이 가변 운동을 설명하기 위해 프톨레마이오스는 행성이 작은 원을 중심으로 회전한다고 가정했습니다. 주전원 균일 한 속도로는 유성원의 중심은 배설이라는 큰 원에 지구 궤도에 진입하면서. 지구의 각 행성에 대한 지연의 중심을 짧은 거리만큼 상쇄시켜 운동의 다른 변형을 설명했습니다. 속도와 거리의 조합을 적절히 선택함으로써 프톨레마이오스는 행성의 움직임을 상당히 정확하게 예측할 수있었습니다. 그의 계획은 절대 교리로 채택되어 코페르니쿠스 시대까지 1,000년 이상 생존했습니다. 이후 니콜라우스 코페르니쿠스는 지구가 다른 행성들과 함께 태양을 공전하는 또 다른 행성이라고 가정했습니다. 그는 이것을 보여 주었습니다. 태양 중심의 태양 중심 모델은 모든 관측치와 일치했으며 프톨레마이오스의 계획보다 훨씬 단순했습니다. 그리고 행성 운동은 균일의 조합이어야한다고 주장했던 그의 신념원형 운동으로 인해 비원형 궤도의 운동과 일치하는 일련의 에피사이클이 포함되었습니다. 에피 사이클은 오늘날 행성 운동을 나타내는 데 사용되는 푸리에 시리즈(푸리에 계열은 양의 값과 음의 값 사이에서 매끄럽게 진동하는 주기율 용어의 무한합 입니다. 진동 빈도는 용어마다 바뀌며 점점 더 많은 용어가 유지됨에 따라 다른 함수에 대한 더 나은 근사치를 나타냅니다) 코페르니쿠스는 또한 그의 헬리오센트릭 태양계의 상대적인 규모를 결정했으며, 그 결과는 현대의 결정과 매우 비슷합니다. 그리고 코페르니쿠스가 사망 한지 3년이 지난 후 태양계의 태양 중심 모델을 출판한 후 3년이 지나고나서 티코 브라헤(Tycho Brahe 1546–1601)는 여전히 지구 중심 모델을 수용 했지만 태양과 달만 가지고 있었습니다. 그는 궤도 지구와 태양을 공전하는 다른 모든 행성을 이 모델은 수학적으로 코페르니쿠스의 헬리오센트릭 모델과 동일하지만 불필요한 합병증을 나타내며 물리적으로 잘못되었다고 판단했습니다. 그래서 Tycho의 가장 큰 공헌은 그가 수집 한 20년 이상의 천체 관측이었습니다. 행성과 별의 위치에 대한 그의 측정은 약 2arc minutes의 전례없는 정확도를 가지게 되었습니다. 그리고 태양계의 안정성을 결정하려는 것과 같이 장기간에 걸쳐 적당한 값의 n을 갖는 보수적 시스템에 대한 수치 계산에서, 움직임을 지배하는 미분 방정식의 직접 솔루션은 모든 컴퓨터에서 과도한 시간을 필요로하며 과도한 라운드를 누적하게 됨으로써 프로세스에서 오류가 발생했습니다. 또한 다양한 구성(예를 들어, 목성과 궤도 평균 운동 유사성 근처의 소행성 벨트의 범위)에서 혼란 영역의 범위를 결정하기 위해 수치 실험에서 궤도 범위의 전체 범위를 철저히 탐색하기 위해서는 과도한 시간이 필요하게 됩니다. 이 문제에 대한 해결책은 대수를 사용하는 것입니다. 이는 지도, 공간이한 번에 모든 변수의 값이 과거에 정해진 시간에 변수의 값으로 대수 관계에 의해 표현되는 방식으로 시스템 변수 자체에 대한 변수. 다음 시간 단계의 값은 방금 얻은 값에 동일한 맵을 적용하여 결정되는 것입니다. 지도는 모든 신체의 움직임이 주어진 짧은 시간 동안 교란되지 않지만 일시적으로 교란하는 힘에 의해 주기적으로 "차기"된다고 가정하여 구성됩니다. 따라서 연속적인 섭동은 주기적 충격으로 대체됩니다. 그리고 변수의 값은 한 번의 단계에서 다음 단계로 “매핑(mapped)” 됩니다. 운동의 교란되지 않은 부분이 양체 문제의 정확한 해로부터 구할 수 있다는 사실에 의해, 임펄스의 짧은 시간 동안 모든 섭동으로 방정식을 푸는 것이 쉽습니다. 비록이 근사치가 동일한 초기 조건으로 시작하는 미분 방정식의 수치 해에 의해 생성 된 것과 미래의 어느 시점에서 모든 변수의 정확한 값을 정확하게 생성하지는 않지만, 질적 거동은 오랜 기간에 걸쳐 구분할 수 없습니다. 컴퓨터가 해당 미분 방정식을 풀 수있는 것보다 1,000배나 빠른 대수 계산을 수행 할 수 있기 때문에 계산 시간이 엄청나고 계산이 불가능한 문제는 다루기 어려워집니다. 비록이 근사치가 동일한 초기 조건으로 시작하는 미분 방정식의 수치에 의해 생성 된 것과 미래의 어느 시점에서 모든 변수의 정확한 값을 정확하게 생성하지는 않지만, 질적 거동은 오랜 기간에 걸쳐 구분할 수 없습니다.

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