I det universelle liv, ikke kun det for mennesker, er universet styret af visse adfærd, der er det, der forklarer dets store funktion, derfor Universets love. På denne måde holdes vores omgivelser også i fuld orden, da det altid er nødvendigt for mennesket at udarbejde nogle få love eller normer, der forklarer holdningerne til, hvad der sker rundt omkring, eller hvad der bør gøres, i den juridiske sag.
På den anden side, i astronomi de skabte love har ikke været en skabelse af mennesket. Sådanne love er konstanter, der forklarer den korrekte funktion eller opførsel af vores univers. Faktisk er det, baseret på universets love, muligt at give anledning til studier af helheden i rummet. Dette inkluderer blandt andet bevægelse af stjerner, planeter, meteoritter, kometer.
Ud over dette er der også Univers fænomener. Hvad angår dette aspekt, har mennesket indtil nu ikke været i stand til at forstå dets virkelige natur. Grunden til dette er, at de er en del af et mysterium, men det er muligt, at disse anomalier handler ud fra deres egne love, som giver bevægelse i rummet. Et eksempel på dette er tilfældet med mørk energi. Det vides endnu ikke præcist, hvad det egentlig er, eller årsagen til dets accelererede adfærd.
Navnet på mørk energi, opstår netop fordi energien ikke kan visualiseres og ifølge mørket af dette fænomen er, at dens adfærd er kendt, hvilket resulterer i en ekspansiv bevægelse på et universelt niveau. Af denne grund er det nødvendigt at forklare nogle universelle love, som er blevet opdaget af store lærde.
Keplers love
Som det er blevet nævnt, har intet menneske påtvunget dem, snarere har de opdaget, at universet er styret af nogle love for at kunne handle i al sin pragt. Således har videnskabsmænd gennem undersøgelser opdaget de love, som universet har været baseret på under hele dets drift. Således at give information, der hjælper mennesket til at vide alt Kosmos eller som fungerer som et samarbejde for videre studier.
En af disse store forskere og samarbejdspartnere inden for videnskaben var den berømte videnskabsmand inden for astronomi, Johannes Kepler. Kepler studerede stjernerne i det universelle rum på en sådan måde, at han skabte det, vi nu kalder Keplers love. Det er ikke én, men tre love, der omhandler, hvad der refererer til bevægelsen af solsystemets planeter. Disse love blev formuleret i begyndelsen af det XNUMX. århundrede. Men i dag forbliver de gyldige og fungerer som grundlag for tidligere undersøgelser af universets adfærd.
Kepler baserede sine love på planetdata for at forstå bevægelserne. Disse data blev også indsamlet af den danske astronom Tycho Brahehvis assistent han var. Af denne grund forbliver dataene i videnskabelig forskning. Forslagene, der fremkom fra disse undersøgelser, brød med den århundredgamle påstand om, at planeterne bevægede sig i cirkulære baner. Disse er de tre love, der er udarbejdet af Kepler:
Keplers første lov
I denne lov forklarede Kepler, at kredsløbene i Planeter kredser om solen. Han tilføjer dog, at de i stedet for at være cirkulære, er baner, der er elliptiske, og hvor Solen indtager et af ellipsens brændpunkter. Det vil sige, at centrum for denne lov er baseret på at forklare, at kredsløbene omkring Solen er elliptiske.
Senere lavede Tycho Brahe observationer, hvor Kepler tog beslutningen om at afgøre, om planeternes baner kan beskrives med en kurve. Men ved forsøg og fejl lykkedes det ham at opdage, at en ellipse nøjagtigt kunne beskrive en planets kredsløb om Solen. Principielt er ellipser defineret af længden af de to akser, de besidder.
Om målet kan man i sammenligning med en cirkel sige, at den har samme diameter op og ned, hvis den måles i bredden. Men på den anden side har en ellipse diametre af forskellig længde, det skal altid være sådan, da det ikke har en form, hvor alle dets sider har samme mål, som det sker med cirklen. Faktisk kaldes den længste akse for den store akse, og den korteste kaldes for den lille akse.
Al denne forklaring kommer frem, da man ifølge den afstand ved det planeterne bevæger sig i ellipser, selvom banerne i virkeligheden er næsten cirkulære. Ud over planeter er kometer også et godt eksempel på objekter i vores solsystem, som kan have stærkt elliptiske baner.
Da Kepler formåede at fastslå, at planeterne bevæger sig rundt om Solen i form af ellipser, var det det øjeblik, hvor han opdagede et andet interessant faktum. Kepler beviste det faktum, at planeternes hastigheder varierer, f.eks kredse om solen.
Keplers anden lov
Denne lov er det, der giver kontinuitet til den tidligere opdagelse. Dette indebærer, at det er her, Kepler forklarer om planeternes hastighed. Ud over dette er det på dette specifikke tidspunkt, han udtaler, at de områder, der fejes af segmentet, der forbinder Solen med planeten, også er proportionale med de tider, der bruges til at beskrive dem. På den måde måles planeternes hastighed, med den konsekvens, at jo tættere planeten er på Solen, jo hurtigere bevæger den sig.
Denne anden lov blev opdaget af Kepler ved forsøg og fejl. Denne udforskning blev født, da Kepler bemærkede det linjen, der forbinder planeterne og solendækker det samme område i samme tidsrum. Efter dette fandt Kepler ud af, at når planeterne er tæt på Solen i deres kredsløb, bevæger de sig hurtigere, end når de er længere væk. Dette arbejde fik Kepler til at opnå en vigtig opdagelse om planeternes afstande.
Keplers tredje lov
Allerede i denne tredje lov, forklarer ikke kun hastigheden. I dette aspekt forklares det frem for alt om afstand. Planeternes adfærd i henhold til deres afstand. Af denne grund understreger Kepler i denne tredje lov, at kvadraterne for de sideriske omdrejningsperioder for planeterne, der kredser om Solen, er proportionale med kuberne af de semi-hovedakser i deres elliptiske baner.
Ifølge denne lov er det muligt at udlede, at de planeter, der er længst væk fra Solen, er dem, der kredser med en lavere hastighed end de nærmeste. På denne måde følger det, at revolutionens periode, afhænger af afstanden til solen. Resultatet af dette blev opnået gennem følgende matematiske formel: P2 = a3. Denne formel forklarer, at planeterne langt fra Solen er dem, der tager længst tid at gå rundt om den, i modsætning til dem, der er tæt på Solen.
Isaac Newtons love
Fra de eksisterende love på det videnskabelige niveau, astronomen, fysikeren og Isaac Newton matematiker, spillede en transcendental rolle i hans arbejde. Hvad Newton gjorde, var at antyde månens kredsløb og hver af de kunstige satellitter, der er blevet sendt ud i rummet til videnskabelig forskning.
En af de love, der forklarer universets opførsel og af de kroppe, der er i det, er den velkendte gravitationslov eller tyngdeloven. Denne lov blev formuleret af Isaac Newton i 1684. Ifølge det, der blev undersøgt af Newton, er tyngdekraftens tiltrækning mellem to legemer direkte lig med, hvad der er produktet af deres masser. Den er dog omvendt proportional med kvadratet på afstanden mellem dem.
Denne lov, der hedder loven om universel gravitation, det er en lov i klassisk fysik. Det kan siges, at det også er grundlæggende i videnskaben, da det beskriver tyngdekraftens vekselvirkning mellem forskellige legemer med masse. Den, der formulerede denne lov, var Isaac Newton og udgav den gennem sin bog kaldet Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, fra år 1687. Denne bog er, hvor der for første gang etableres en kvantitativ sammenhæng mellem den kraft, hvormed to objekter med masse tiltrækkes.
Hvad denne forklaring viser er, at forholdet er empirisk udledt gennem observation. På denne måde konkluderede Newton, at den kraft, hvormed to kroppe med ulige masse tiltrækker hinanden, afhænger kun af værdien af deres masser og kvadratet på afstanden, der adskiller dem.
Newtons anden lov
Newton formåede også at bestemme adfærden mellem store afstande af adskillelse mellem kroppe. I denne forstand blev det observeret, at disse massers kraft virker på en meget omtrentlig måde. Det er som om, at al massen af hver af kroppene udelukkende var koncentreret i gravitationsmarven. Det betyder, at det er, som om disse objekter kun var et punkt. Det er det, der gør det muligt betydeligt at reducere kompleksiteten af interaktionerne mellem komplekse kroppe.
La Newtons anden lov, forklarer accelerationen på grund af tyngdekraften. Ifølge denne forklares effekten af den terrestriske gravitationsattraktion. Dette indikerer, at accelerationen understøttet af et legeme er proportional med den kraft, der udøves på det, det opnås, at accelerationen, som et legeme lider på grund af tyngdekraften, der udøves af en anden. Det betyder, at den nævnte acceleration er uafhængig af den masse, objektet præsenterer, den afhænger udelukkende af kroppens masse, der udøver kraften, og dens afstand.
Selvfølgelig er det i overensstemmelse med at begge masser er relateret af en proportionalitetskonstant. Hvilket indebærer, at netop massen af nævnte objekt kan indføres i loven om universel tyngdekraft, i sin enkleste form og kun for enkelhedens skyld. Af denne grund er det nødvendigt for denne undersøgelse at have haft to kroppe med forskellig masse.
Et eksempel mellem to masser med forskellige masser er månen og en kunstig satellit. Det gælder naturligvis kun, så længe satellitten har en masse på et par kilo. I dette tilfælde er de i samme afstand fra Jorden, den acceleration, som dette producerer på begge, er nøjagtig den samme. Da denne acceleration har samme retning som kraftens, det vil sige i den retning, der forbinder begge legemer.
Hvordan fungerer denne lov?
Hvad producerer tyngdeaccelerationseffekt er, at hvis ingen anden ydre kraft udøves på begge kroppe, vil de bevæge sig i kredsløb med hinanden. Ifølge denne adfærd er planetbevægelsen perfekt beskrevet. Eller specifikt systemet mellem Jorden og Månen.
Denne lov behandles også frit faldende kroppe, nærmer sig den ene krop mod den anden, som det sker med ethvert objekt, som vi slipper i luften, og som uundgåeligt falder mod jorden, i retning af Jordens centrum. Takket være denne lov kan tyngdeaccelerationen bestemmes, hvilket producerer ethvert legeme, der befinder sig i en given afstand. Et eksempel på dette er udledningen af, at den tyngdeacceleration, som vi finder på Jordens overflade, skyldes Jordens masse.
Det betyder, at accelerationen af et faldende objekt er praktisk talt den samme i rummet, i den afstand hvor objektet er. International rum Station. Hvilket indebærer, at det er 95% af tyngdekraften, vi har på overfladen, kun en forskel på 5%. Det er vigtigt at huske, at det faktum, at astronauter ikke mærker tyngdekraften, ikke skyldes, at tyngdekraften er nul der. Det er snarere på grund af dens tilstand af vægtløshed eller kontinuerlige frie fald.
Endvidere tyngdekraft udøvet af en person på en anden, placeret en meter væk, for en person, der vejer omkring 100 kg, er et faktum, for hvilket vi ikke mærker tyngdekraften, der udøves af små massive kroppe som os.
Newtons loves begrænsninger
Sandheden er, at loven om universel tyngdekraft er tæt nok til at beskrive en planets adfærd omkring Solen. Og den forklarer endda den samme bevægelse af en kunstig satellit, der er relativt tæt på Jorden. I det nittende århundrede var det muligt at observere nogle små problemer det kunne ikke løses.
Disse ulemper lignede dem for Uranus-banerne, som kunne løses efter opdagelsen af Neptun. Især var planeten Merkurs bane, som i stedet for at være en lukket ellipse, som forudsagt af Newtons teori. Det er en ellipse, der i hver bane roterer, på denne måde bevæger det nærmeste punkt på Solen, kaldet perihelium, sig lidt. Præcis 43 buesekunder pr. århundrede i en bevægelse kendt som præcession.
På dette tidspunkt, som i tilfældet med Uranus, blev der også postuleret eksistensen af en planet mere intern i Solen.Denne planet blev kaldt Vulcan, hvilket heller ikke ville være blevet observeret, fordi den var så tæt på Solen og var skjult af dens glans. Men sandheden er, at denne planet ikke eksisterer. Alligevel dens eksistens var umulig. Dette indebærer, at dette problem ikke kunne løses, før ankomsten af Einsteins generelle relativitetsteori.
Bortset fra denne besvær er i øjeblikket mængden af observationsafvigelser Der er flere eksisterende, som ikke kan forklares under den Newtonske teori: En af dem er den allerede nævnte bane for planeten Merkur, som ikke er en lukket ellipse som forudsagt af Newtons teori. I et sådant tilfælde ville det ikke være en lov, men en fejlslagen teori, da det er en kvasi-ellipse, der roterer sekulært. Dette frembringer perihelion-forskudsproblemet, der først blev forklaret kun med formuleringen af den generelle relativitetsteori.
Doppler effekt
Det er nødvendigt at vide, ud over de førnævnte love, hvad der er Doppler effekt, da det omhandler en variation af lysets bølgelængde. Effekten er opkaldt efter den østrigske fysiker Christian Andreas Doppler. I den forklarer han, hvad er den tilsyneladende frekvensændring af en bølge frembragt af den relative bevægelse af kilden i forhold til dens observatør. Det, der desuden forklarer denne effekt, er den elektromagnetiske stråling og kroppens lyd, alt efter deres bevægelse.
Et eksempel på Doppler-effekten er lyden af en bilmotor tæt på. Da den er langt væk, høres den mindre højt end at være tæt på. På samme måde sker det fra det øjeblik, en stjerne eller en hel galakse bevæger sig væk, og det sker, fordi dens spektrum forskydes mod det blå, men når det bevæger sig væk, forskydes det mod det røde. Selv i dag er galakserne i trådkorset rødforskudte, hvilket betyder det de bevæger sig væk fra jorden.
Eksempler på Doppler-effekten forekommer hver dag, hvor hastigheden, hvormed objektet, der udsender bølgerne, bevæger sig, er sammenlignelig med udbredelseshastighed af de bølger. Som eksempel har vi en ambulances hastighed (50 km/t), selvom den kan virke ubetydelig sammenlignet med lydens hastighed ved havoverfladen (ca. 1235 km/t).
Det er dog omkring 4 % af Lydens hastighed, er denne fraktion stor nok til at fremkalde en klar evaluering af ændringen i sirenens lyd fra en højere tonehøjde til en lavere tonehøjde, ligesom køretøjet passerer forbi observatøren.
synligt spektrum
El synligt spektrum af elektromagnetisk stråling, forklarer, at hvis objektet bevæger sig væk, bevæger dets lys sig til længere bølgelængder. Dette giver et rødt skift. Også, hvis objektet kommer tættere på, har dets lys en kortere bølgelængde, således at det forskydes mod blåt. Den afvigelse, den producerer mod rød eller blå, er ubetydelig, selv for høje hastigheder, såsom de pågældende hastigheder mellem stjerner eller mellem galakser.
På den anden side, hvad angår synlighed for det menneskelige øje, den kan ikke fange spektret, den kan kun måle det indirekte ved hjælp af præcisionsinstrumenter såsom spektrometre. Hvis det emitterende objekt bevægede sig med betydelige brøkdele af lysets hastighed, kunne variationen i bølgelængde være direkte mærkbar. Doppler-effekten er meget anvendelig i astronomi og kommer til udtryk i det såkaldte røde skift eller blå skift.
Denne effekt bruges af astronomer til at måle den hastighed, hvormed stjerner og galakser bevæger sig mod eller væk fra Jorden. Dette handler om de radiale hastigheder af Doppler-effekten. Det handler om en fysiske fænomen som hovedsageligt bruges til at detektere binære stjerner, til at måle rotationshastigheden af stjerner og galakser. Selvom det også bruges til at opdage exoplaneter tæt på Jorden eller satellitter, der er sendt ud i rummet.
Det vigtigste at bemærke er, at rødforskydningen også bruges til at måle rummets udvidelse. I dette tilfælde er det ikke rigtig en Doppler-effekt. lys i astronomi det afhænger af viden om, at stjernernes spektre ikke er homogene. Ifølge undersøgelser udstilles veldefinerede absorptionslinjer med frekvenser, der er i overensstemmelse med de energier, der kræves for at excitere elektronerne i forskellige elementer fra et niveau til et andet.
absorptionslinjer
Doppler-effekten er anerkendt som det faktum, at de kendte mønstre af absorptionslinjer ikke altid synes at stemme overens med de frekvenser, der opnås fra spektret af et stationært lysprincip. Dette sker, fordi blåt lys har en højere frekvens end rødt lys, spektrallinjerne i en nærmer sig astronomisk lyskilde er blåforskydnede, og dem i en vigende lyskilde er blåforskudte. rødt skifte.
Dopplerradar
Det, der forklarer alt ovenstående, er, at nogle typer radar bruge Doppler-effekten. Det gør de med den hensigt at måle hastigheden af objekter, der er blevet opdaget. En gruppe radarer affyres mod et bevægeligt mål. Et eksempel kan nævnes en bil, som ved politiets brug af radar til at registrere køretøjers hastighed.
Ifølge dette kan du, når du kommer tættere på eller længere væk fra radarkilden bestemme objektets hastighed. Hver på hinanden følgende bølge, som radaren har, skal rejse længere for at nå bilen, før den reflekteres og detekteres igen nær kilden. Analogt set assimileres den til hver bølge, fordi den skal bevæge sig længere. Afstanden mellem hver bølge øges, og det er det, der giver en stigning i bølgelængden.
I nogle tilfælde bruges denne radarstråle med bilen i bevægelse, og hvis den kommer tættere på det observerede køretøj, rejser hver efterfølgende bølge en kortere afstand, hvilket giver et fald i bølgelængde. I enhver situation giver beregningerne af Doppler-effekten mulighed for nøjagtigt at bestemme køretøjets hastighed observeret af radaren. Ud over dette er nærhedsmekanismen, udviklet under Anden Verdenskrig, baseret på Doppler-radar.
Dette for at detonere sprængstoffer på det rigtige tidspunkt baseret på deres højde over jorden, eller deres afstand fra målet. Ifølge Doppler-skiftet påvirkes bølgeindfaldet på målet. På denne måde reflekterede bølgen tilbage til radaren, ændringen i frekvens observeret af a bevægende radar Med hensyn til et mål, der også bevæger sig, er det en funktion af dets relative hastighed og er det dobbelte af, hvad der ville blive registreret direkte mellem senderen og modtageren.
omvendt Doppler-effekt
Selv i dag og siden 1968 har videnskabsmænd undersøgt sandsynligheden for, at der er en omvendt Doppler-effekt. En af forskerne med i denne forskning var den russisk-ukrainske fysiker Victor Veselago. Eksperimentet, der hævdes at have opdaget denne effekt, blev udført af Nigel Seddon og Trevor Bearpark i 2003 i Bristol, Storbritannien.
I denne forbindelse udtalte forskere fra forskellige universiteter, at denne effekt også kan observeres ved optiske frekvenser. Blandt de universiteter, der blev fremhævet i denne forskning, var Swinburne University of Technology og University of Shanghai for Science and Technology. At være mulige sådanne opdagelser, takket være genereringen af en fotonisk krystal.
Det var på det glas, de projicerede en Laser stråle. Det var det, der fik krystallen til at opføre sig som et superprisme, på denne måde kunne den omvendte Doppler-effekt observeres.
I nogle tilfælde kan en lov forveksles med en teori, men sandheden er, at teorier er en gruppe af organiserede ideer, der forklarer en muligt fænomen. Disse er udledt fra observation, erfaring eller logisk ræsonnement. Det forklarer dog muligheder og ikke fakta eller forklarer adfærd.
Universets love er mere, end vi tror, faktisk er det nogle, der har påvirket videnskabens historie. Den første ting at forstå er, at universets love, i modsætning til de lovlige eller dem, der er pålagt af mennesker, er den adfærd, som det universelles adfærd. Det vil sige, at de er de normer, der forklarer den universelle helheds bevægelser.