Az egyetemes életben, nem csak az emberek életében, az Univerzumot bizonyos viselkedésmódok irányítják, amelyek megmagyarázzák nagyszerű működését. Az Univerzum törvényei. Ezzel a környezetünk is teljes rendben van tartva, hiszen az embernek mindig ki kell dolgoznia néhány törvényt vagy normát, amelyek megmagyarázzák, hogy miként viszonyulnak ahhoz, ami körülöttünk történik, vagy mit kell tenni, jogi esetben.
Másrészt a Astronomia a megalkotott törvények nem az emberi lény alkotásai. Az ilyen törvények olyan állandók, amelyek megmagyarázzák Univerzumunk megfelelő működését vagy viselkedését. Valójában az Univerzum törvényei alapján lehetséges az egész térbeli tanulmányozása. Ide tartozik többek között a csillagok, bolygók, meteoritok, üstökösök mozgása.
Ezen kívül vannak még Univerzum jelenségei. Ami ezt a szempontot illeti, az ember mindeddig nem volt képes megérteni annak valódi természetét. Ennek az az oka, hogy egy rejtély részei, de lehetséges, hogy ezek az anomáliák saját törvényeik alapján hatnak, amelyek mozgást adnak a térben. Példa erre a sötét energia esete. Egyelőre nem tudni, hogy pontosan mi is ez valójában, sem felgyorsult viselkedésének oka.
A neve sötét energia, éppen azért keletkezik, mert az energia nem vizualizálható, és ennek a jelenségnek a sötétsége szerint a viselkedése ismert, ami egy univerzális szintű expanzív mozgást eredményez. Emiatt meg kell magyarázni néhány egyetemes törvényt, amelyeket nagy tudósok fedeztek fel.
Kepler törvényei
Mint már említettük, egyetlen emberi lény sem kényszerítette ki őket, inkább felfedezték, hogy az Univerzumot bizonyos törvények irányítják, hogy teljes pompájában működjön. Így tanulmányok révén a tudósok felfedezték azokat a törvényszerűségeket, amelyeken az Univerzum egész működése során alapult. Így olyan információt nyújtani, amely segít az emberi lénynek mindent tudni A kozmosz vagy amely együttműködésként szolgál a további tanulmányokhoz.
A tudomány egyik nagy tudósa és munkatársa a csillagászat híres tudósa volt, Johannes Kepler. Kepler úgy tanulmányozta a csillagokat az egyetemes térben, hogy megalkotta azt, amit ma Kepler-törvényeknek nevezünk. Nem egy, hanem három törvény foglalkozik azzal, hogy mi vonatkozik a Naprendszer bolygóinak mozgására. Ezeket a törvényeket a XNUMX. század elején fogalmazták meg. Ma azonban érvényben maradnak, és az Univerzum viselkedésével kapcsolatos korábbi tanulmányok alapjaként szolgálnak.
Kepler a bolygóadatokra alapozta törvényeit, hogy megértse a mozgásokat. Ezeket az adatokat is a dán csillagász gyűjtötte össze Tycho Braheakinek az asszisztense volt. Emiatt az adatok a tudományos kutatásban maradnak. A vizsgálatok során felmerült javaslatok szakítottak azzal az évszázados kijelentéssel, hogy a bolygók körpályán mozognak. Ez a Kepler által kidolgozott három törvény:
Kepler első törvénye
Ebben a törvényben Kepler elmagyarázta, hogy a pályák befelé haladnak A bolygók a Nap körül keringenek. Hozzáteszi azonban, hogy ahelyett, hogy kör alakúak lennének, olyan pályákról van szó, amelyek elliptikusak, és amelyeken a Nap az ellipszis egyik gócát foglalja el. Vagyis ennek a törvénynek a középpontja azon a magyarázaton alapul, hogy a Nap körüli pályák elliptikusak.
Később Tycho Brahe olyan megfigyeléseket végzett, amelyekben Kepler úgy döntött, hogy meghatározza, vajon a bolygók pályái görbével lehetne leírni. Próba és hiba útján azonban sikerült felfedeznie, hogy egy ellipszis pontosan leírhatja egy bolygó Nap körüli pályáját. Az ellipsziseket alapvetően a két tengelyük hossza határozza meg.
A mértéket tekintve egy körhöz képest elmondható, hogy felfelé és lefelé azonos átmérőjű, ha szélességben mérjük. De másrészt egy ellipszisnek van különböző hosszúságú átmérők, ennek mindig így kell lennie, mert nincs olyan formája, amelyben minden oldala azonos méretû, mint a körrel. Valójában a leghosszabb tengelyt főtengelynek, a legrövidebbet pedig melléktengelynek nevezik.
Mindez a magyarázat azért derül ki, mert e távolság alapján ismert, hogy a bolygók ellipszisben mozognak, bár a valóságban a pályák szinte kör alakúak. A bolygók mellett az üstökösök is jó példák a Naprendszerünk olyan objektumaira, amelyek nagymértékben elliptikus pályával rendelkezhetnek.
Amikor Keplernek sikerült megállapítania, hogy a bolygók ellipszisek formájában keringenek a Nap körül, ez volt az a pillanat, amikor felfedezett egy másik érdekes tényt. Kepler bizonyította azt a tényt, hogy a bolygók sebessége változó, mint pl körbejárja a napot.
Kepler második törvénye
Ez a törvény az, ami folytonosságot ad az előző felfedezésnek. Ez azt jelenti, hogy Kepler itt magyarázza a a bolygók sebessége. Ezen túlmenően ezen a konkrét ponton állítja, hogy a Napot a bolygóval összekötő szakasz által elsöpört területek arányosak a leírásukra használt időkkel is. Ily módon a bolygók sebességét mérik, aminek következtében minél közelebb van a bolygó a Naphoz, annál gyorsabban mozog.
Ezt a második törvényt Kepler fedezte fel próba és hiba útján. Ez a felfedezés akkor született, amikor Kepler ezt észrevette a bolygókat és a Napot összekötő vonalugyanazt a területet fedi le ugyanabban az időszakban. Ezt követően Kepler megállapította, hogy amikor a bolygók közel vannak a Naphoz a pályájukon, gyorsabban mozognak, mint amikor távolabb vannak. Ez a munka arra késztette Keplert, hogy fontos felfedezést tegyen a bolygók távolságával kapcsolatban.
Kepler harmadik törvénye
Már ebben a harmadik törvényben nem csak a sebességet magyarázza. Ebben a vonatkozásban mindenekelőtt arról van szó távolság. A bolygók viselkedése távolságuk szerint. Emiatt Kepler ebben a harmadik törvényben hangsúlyozza, hogy a Nap körül keringő bolygók sziderális forgási periódusainak négyzete arányos elliptikus pályájuk fél-főtengelyeinek kockáival.
E törvény szerint arra lehet következtetni, hogy a Naptól legtávolabbi bolygók azok, amelyek kisebb sebességgel keringenek, mint a legközelebbiek. Ebből következik, hogy a forradalom időszaka, a Nap távolságától függ. Ennek eredményét a következő matematikai képlettel kaptuk: P2 = a3. Ez a képlet megmagyarázza, hogy a Naptól távoli bolygók azok, amelyek a leghosszabb ideig megkerülik azt, ellentétben azokkal, amelyek közel vannak a Naphoz.
Isaac Newton törvényei
A tudományos szinten meglévő törvényszerűségekből a csillagász, fizikus ill Isaac Newton matematikus, transzcendentális szerepet játszott munkásságában. Amit Newton tett, az az volt, hogy a Hold és az egyes mesterséges műholdak keringési útvonalát sejtette, amelyeket tudományos kutatás céljából indítottak az űrbe.
Az egyik törvény, amely megmagyarázza az Univerzum és a benne lévő testek viselkedését, a jól ismert gravitációs törvény, ill. a gravitáció törvénye. Ezt a törvényt Isaac Newton fogalmazta meg 1684-ben. A Newton által tanulmányozottak szerint a gravitáció vonzása két test között egyenesen egyenlő a tömegük szorzatával. Ez azonban fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével.
Ez a törvény az ún egyetemes gravitációs törvény, ez a klasszikus fizika törvénye. Mondhatni a tudományban is alapvetõ, hiszen a különbözõ testek és a tömeg közötti gravitációs kölcsönhatást írja le. A törvény megfogalmazója Isaac Newton volt, aki Philosophiae Naturalis című könyvében adta ki Principia Mathematica, 1687-ből. Ebben a könyvben először állapítják meg annak az erőnek a mennyiségi összefüggését, amellyel két tömegű tárgyat vonz.
Ez a magyarázat azt bizonyítja, hogy az összefüggést empirikusan, megfigyeléssel vezetik le. Ily módon Newton arra a következtetésre jutott, hogy az az erő, amellyel két nem egyenlő tömegű test vonzza egymást, csak a tömegük értékétől és az őket elválasztó távolság négyzetétől függ.
Newton második törvénye
Newtonnak sikerült meghatároznia a viselkedést is nagy távolságok között testek közötti elválasztás. Ebben az értelemben megfigyelték, hogy ezeknek a tömegeknek az ereje nagyon közelítő módon hat. Ez olyan, mintha az egyes testek összes tömege kizárólag a gravitációs velőben koncentrálódna. Ez azt jelenti, mintha ezek a tárgyak csak egy pont lennének. Ez teszi lehetővé az összetett testek közötti kölcsönhatások összetettségének jelentős csökkentését.
La Newton második törvénye, magyarázza a gravitáció miatti gyorsulást. Eszerint a földi gravitációs vonzás hatása magyarázható. Ez azt jelzi, hogy egy test által támogatott gyorsulás arányos a rá kifejtett erővel, azt kapjuk, hogy egy test által elszenvedett gyorsulás a másik által kifejtett gravitációs erő miatt. Ez azt jelenti, hogy az említett gyorsulás független a tárgy tömegétől, kizárólag az erőt kifejtő test tömegétől és távolságától függ.
Természetesen megfelel annak, hogy mindkét tömeg kapcsolatban áll a arányossági állandó. Ami azt jelenti, hogy pontosan az említett objektum tömegét lehet bevezetni az egyetemes gravitáció törvényébe, a legegyszerűbb formájában és csak az egyszerűség kedvéért. Emiatt szükséges, hogy ennek a tanulmánynak két különböző tömegű teste legyen.
Egy példa két különböző tömegű tömeg között az a hold és egy mesterséges műhold. Természetesen ez csak addig érvényes, amíg a műhold tömege néhány kilogramm. Ebben az esetben ugyanolyan távolságra vannak a Földtől, a gyorsulás, amit ez mindkettőn produkál, pontosan ugyanaz. Mivel ennek a gyorsulásnak az iránya megegyezik az erővel, vagyis abba az irányba, amelyik mindkét testet összeköti.
Hogyan működik ez a törvény?
Mi termeli a gravitációs gyorsulás hatása az, hogy ha nem hat más külső erő mindkét testre, akkor egymással keringenek. E viselkedés szerint a bolygómozgás tökéletesen leírható. Vagy konkrétan a Föld és a Hold közötti rendszer.
Ezzel a törvénnyel is foglalkoznak szabadon zuhanó testek, közeledik az egyik test a másik felé, mint minden olyan tárggyal, amelyet kiengedünk a levegőben, és amely elkerülhetetlenül a föld felé esik, a Föld középpontja irányába. Ennek a törvénynek köszönhetően a gravitáció gyorsulása meghatározható, így bármilyen, adott távolságra elhelyezkedő testet előállíthatunk. Példa erre az a következtetés, hogy a gravitációs gyorsulás, amelyet a Föld felszínén találunk, a Föld tömegének köszönhető.
Ez azt jelenti, hogy a leeső tárgy által elszenvedett gyorsulás térben gyakorlatilag azonos, azon a távolságon, ahol a tárgy van. Nemzetközi Űrállomás. Ami azt jelenti, hogy ez a felszínen lévő gravitáció 95%-a, de csak 5%-os eltérés. Fontos megjegyezni, hogy az a tény, hogy az űrhajósok nem érzik a gravitációt, nem azért van, mert ott nulla a gravitáció. Inkább a súlytalanság vagy a folyamatos szabadesés miatt.
Sőt, a súly Egy 100 kg körüli személy esetében az egy méterrel távolabb elhelyezkedő ember által a másikra gyakorolt tény tény, hogy nem érezzük a hozzánk hasonló kis masszív testek által kifejtett gravitációt.
A Newton-törvények korlátai
Az igazság az, hogy az univerzális gravitáció törvénye elég közel áll ahhoz, hogy leírja egy bolygó viselkedését a Nap körül, és még egy mesterséges műhold mozgását is megmagyarázza, amely viszonylag közel van a Földhöz. A tizenkilencedik században megfigyelhető volt néhány apró problémák amit nem lehetett megoldani.
Ezek a hátrányok hasonlóak voltak az Uránusz pályáihoz, amelyeket a Neptunusz felfedezése után lehetett feloldani. Különösen a Merkúr bolygó pályája volt, amely ahelyett, hogy zárt ellipszis lenne, ahogy azt Newton elmélete megjósolta. Ez egy ellipszis, amely minden pályán forog, ily módon a Naphoz legközelebbi pont, az úgynevezett perihélium, kissé elmozdul. Pontosan 43 ívmásodperc évszázadonként, a precesszió néven ismert mozgásban.
Ezen a ponton, akárcsak az Uránusz esetében, egy, a Napon belülibb bolygó létezését is feltételezték, ezt a bolygót Vulkánnak hívták, amit szintén nem figyeltek volna meg, mert olyan közel volt a Naphoz, és elrejtette. a fénye. De az igazság az, hogy ez a bolygó nem létezik. Egyébként is léte megvalósíthatatlan volt. Ez azt jelenti, hogy ezt a problémát nem lehetett megoldani Einstein általános relativitáselméletének megérkezéséig.
Ettől a kellemetlenségtől eltekintve jelenleg a megfigyelési eltérések Számos létező létezik, amelyet nem lehet megmagyarázni a newtoni elmélet alapján: Az egyik a Merkúr bolygó már említett pályája, amely nem zárt ellipszis, ahogyan azt Newton elmélete megjósolta. Ebben az esetben ez nem törvény lenne, hanem egy megbukott elmélet, mivel ez egy kvázi ellipszis, amely világilag forog. Ez létrehozza a perihélium előrehaladási problémáját, amelyet először csak az általános relativitáselmélet megfogalmazásával magyaráztak meg.
Doppler effektus
Tudni kell az előbb említett törvényeken kívül, hogy mi az Doppler effektus, mivel a fény hullámhosszának változásával foglalkozik. A hatást Christian Andreas Doppler osztrák fizikusról nevezték el. Ebben kifejti, hogy mi egy hullám látszólagos frekvenciaváltozása, amelyet a forrás relatív mozgása okoz a megfigyelőhöz képest. Ami ezt a hatást magyarázza, az az elektromágneses sugárzás és a testek hangja, mozgásuk szerint.
A Doppler-effektusra példa egy autómotor hangja közelről. Mivel távol van, kevésbé hangos, mint közel. Ugyanígy történik attól a pillanattól kezdve, hogy egy csillag vagy egy egész galaxis eltávolodik, és azért történik, mert a spektruma a kék felé tolódik el, de amikor távolodik, akkor a vörös felé tolódik el. A szálkeresztben lévő galaxisok még ma is vöröseltolódásban vannak, ami azt jelenti eltávolodnak a földtől.
Példák a Doppler-effektusra minden nap előfordulnak, amikor a hullámokat kibocsátó tárgy mozgási sebessége hasonló a terjedési sebesség azokból a hullámokból. Példaként említjük a mentőautó sebességét (50 km/h), bár ez a tengerszinti hangsebességhez (kb. 1235 km/h) képest jelentéktelennek tűnhet.
Ez azonban körülbelül 4%-a Hangsebesség, ez a hányad elég nagy ahhoz, hogy egyértelmű értékelést adjon a sziréna hangjának magasabb hangmagasságról alacsonyabb hangmagasságra való változására, éppen akkor, amikor a jármű elhalad a megfigyelő mellett.
látható spektrum
El látható elektromágneses sugárzás spektruma, elmagyarázza, hogy ha a tárgy eltávolodik, a fénye hosszabb hullámhosszra mozdul el. Ez vöröseltolódást eredményez. Illetve, ha a tárgy közelebb kerül, a fénye rövidebb hullámhosszúságú, így kék eltolódást mutat. Az általa előidézett eltérés a vörös vagy kék irányába még nagy sebességeknél is jelentéktelen, mint például a csillagok vagy galaxisok közötti sebességeknél.
Másrészt, ami a láthatóság az emberi szem számára, nem tudja felfogni a spektrumot, csak közvetetten tudja mérni precíziós műszerekkel, például spektrométerekkel. Ha a kibocsátó tárgy a fénysebesség jelentős töredékével mozogna, akkor a hullámhossz változása közvetlenül érzékelhető lenne. A Doppler-effektus nagyon hasznos a csillagászatban, és az úgynevezett vöröseltolódásban vagy kékeltolódásban nyilvánul meg.
Ezt a hatást a csillagászok arra használják, hogy mérjék a csillagok és galaxisok Föld felé vagy attól távolodásának sebességét. Ez a Doppler-effektus sugárirányú sebességeiről szól. Arról van szó, hogy a fizikai jelenség amelyet elsősorban kettőscsillagok észlelésére, csillagok és galaxisok forgási sebességének mérésére használnak. Bár a Földhöz közeli exobolygók vagy az űrbe indított műholdak észlelésére is használják.
A legfontosabb megjegyezni, hogy a vöröseltolódást a tér tágulásának mérésére is használják. Ebben az esetben valójában nem Doppler-effektusról van szó. fény a csillagászatban attól függ, hogy a csillagok spektruma nem homogének. Tanulmányok szerint jól meghatározott frekvenciák abszorpciós vonalai vannak kiállítva, amelyek megfelelnek a különböző elemek elektronjainak egyik szintről a másikra való gerjesztéséhez szükséges energiáknak.
abszorpciós vonalak
A Doppler-effektus az a tény, hogy az abszorpciós vonalak ismert mintázata nem mindig egyezik meg az álló fényelv spektrumából nyert frekvenciákkal. Ez azért van így, mert a kék fény frekvenciája nagyobb, mint a vörös, a közeledő csillagászati fényforrás spektrumvonalai kékeltolódnak, a távolodóé pedig kékeltolódásúak. vörös eltolódás.
Doppler radar
A fentiek mindegyikét megmagyarázza, hogy bizonyos típusú radar használja a Doppler-effektust. Ezt azzal a szándékkal teszik, hogy megmérjék az észlelt objektumok sebességét. Egy csoport radar lőtt egy mozgó célpontra. Példaként említhető egy autó, például a rendőrség radarja a járművek sebességének érzékelésére.
Eszerint, ahogy közelebb vagy távolabb kerül a radarforrástól, megteheti határozza meg az objektum sebességét. A radar minden egymást követő hullámának messzebbre kell haladnia, hogy elérje az autót, mielőtt visszaverődik és ismét észlelhető a forrás közelében. Analóg módon minden hullámhoz asszimilálódik, mert tovább kell haladnia. Az egyes hullámok közötti távolság növekszik, és ez okozza a hullámhossz növekedését.
Egyes esetekben ezt a radarnyalábot mozgó autó mellett használják, és ha közelebb kerül a megfigyelt járműhöz, akkor minden egymást követő hullám rövidebb utat tesz meg, ami csökkenti a járművet. hullámhossz. A Doppler-effektus számításai minden helyzetben lehetővé teszik a jármű radar által megfigyelt sebességének pontos meghatározását. Ezen túlmenően a második világháború alatt kifejlesztett proximity mechanizmus Doppler radaron alapul.
Ez azért van így, hogy a robbanóanyagokat a talaj feletti magasságuk vagy a célponttól való távolságuk alapján a megfelelő időben robbantsák fel. A Doppler-eltolás szerint a célpontra beeső hullám befolyásolja. Ily módon a hullám visszaverődött a radarra, a frekvenciaváltozást a mozgó radar A szintén mozgó célponthoz képest ez a relatív sebességének a függvénye, és kétszerese annak, amit közvetlenül az adó és a vevő között rögzítenének.
fordított Doppler-effektus
A tudósok még ma és 1968 óta vizsgálják annak valószínűségét, hogy létezik a fordított Doppler-effektus. A kutatásban szereplő tudósok egyike Victor Veselago orosz-ukrán fizikus volt. Azt a kísérletet, amely állítólag ezt a hatást észlelte, Nigel Seddon és Trevor Bearpark végezte 2003-ban Bristolban, az Egyesült Királyságban.
Ezzel kapcsolatban a különböző egyetemek tudósai azt állították, hogy ez a hatás optikai frekvenciákon is megfigyelhető. A kutatásban kiemelt egyetemek között szerepel a Swinburne University of Technology és a Shanghai University for Science and Technology. Az ilyen felfedezések lehetségesek, köszönhetően a generációnak a fotonikus kristály.
Arra az üvegre vetítettek a lézersugár. Ez az, ami miatt a kristály szuperprizmaként viselkedett, így volt megfigyelhető a fordított Doppler-effektus.
Egyes esetekben a törvény összetéveszthető egy elmélettel, de az igazság az, hogy az elméletek szervezett eszmék csoportja, amelyek megmagyarázzák lehetséges jelenség. Ezeket megfigyelésből, tapasztalatból vagy logikus érvelésből vezetik le. Azonban a lehetőségeket magyarázza, és nem a tényeket vagy a viselkedéseket.
Az Univerzum törvényei többek, mint gondolnánk, valójában ezek olyanok, amelyek hatással voltak a tudomány történetére. Az első dolog, amit meg kell értenünk, hogy az Univerzum törvényei, ellentétben a törvényesekkel vagy az ember által megszabottkkal, azok a viselkedési formák, amelyekre a az univerzális viselkedése. Vagyis ezek azok a normák, amelyek megmagyarázzák az egyetemes egész mozgását.