Visuotiniame gyvenime, ne tik žmonių, Visatą valdo tam tikras elgesys, kuris paaiškina jos puikų funkcionavimą. Visatos dėsniai. Tokiu būdu mūsų aplinka taip pat palaikoma visiška tvarka, nes žmogui visada reikia parengti keletą įstatymų ar normų, kurios paaiškintų požiūrį į tai, kas vyksta aplinkui ar ką reikėtų daryti teisinėje byloje.
Kita vertus, į astronomija sukurti įstatymai nebuvo žmogaus kūrinys. Tokie dėsniai yra konstantos, paaiškinančios tinkamą mūsų Visatos funkcionavimą ar elgesį. Tiesą sakant, remiantis Visatos dėsniais, galima pradėti tyrinėti visumą erdvėje. Tai apima žvaigždžių, planetų, meteoritų, kometų ir kt. judėjimą.
Be to, yra ir Visatos reiškiniai. Kalbant apie šį aspektą, iki šiol žmogus negalėjo suprasti tikrosios jo prigimties. Taip yra dėl to, kad jos yra paslapties dalis, tačiau gali būti, kad šios anomalijos veikia pagal savo dėsnius, kurie suteikia judėjimą erdvėje. To pavyzdys yra tamsiosios energijos atvejis. Kol kas tiksliai nežinoma, kas tai iš tikrųjų yra, ar jo pagreitinto elgesio priežastis.
Pavadinimas tamsioji energija, atsiranda būtent todėl, kad energija negali būti vizualizuojama, o pagal šio reiškinio tamsumą yra žinoma, kad jos elgesys yra žinomas, o tai lemia ekspansyvų judėjimą universaliu lygmeniu. Dėl šios priežasties būtina paaiškinti kai kuriuos universalius dėsnius, kuriuos atrado didieji mokslininkai.
Keplerio įstatymai
Kaip minėta, joks žmogus jų neprimetė, greičiau jie atrado, kad Visata yra valdoma tam tikrų dėsnių, kad veiktų visu savo spindesiu. Taigi, atlikdami tyrimus, mokslininkai atrado dėsnius, kuriais rėmėsi Visata per visą savo veikimo laikotarpį. Taigi suteikiama informacija, padedanti žmogui viską žinoti Kosmosas arba tai yra bendradarbiavimas tolimesnėms studijoms.
Vienas iš šių puikių mokslininkų ir mokslo bendradarbių buvo garsus astronomijos mokslininkas, Johanesas Kepleris. Kepleris tyrinėjo žvaigždes universalioje erdvėje taip, kad sukūrė tai, ką dabar vadiname Keplerio dėsniais. Tai ne vienas, o trys dėsniai, susiję su Saulės sistemos planetų judėjimu. Šie įstatymai buvo suformuluoti XVII amžiaus pradžioje. Tačiau šiandien jie galioja ir yra ankstesnių Visatos elgesio tyrimų pagrindas.
Kepleris savo įstatymus grindė planetų duomenimis, kad suprastų judesius. Šiuos duomenis surinko ir danų astronomas Tycho brahekurio padėjėjas jis buvo. Dėl šios priežasties duomenys lieka moksliniuose tyrimuose. Pasiūlymai, atsiradę po šių tyrimų, sulaužė šimtmečius seną teiginį, kad planetos judėjo žiedinėmis orbitomis. Tai yra trys Keplerio parengti dėsniai:
Pirmasis Keplerio dėsnis
Šiame įstatyme Kepleris paaiškino, kad orbitos į Planetos sukasi aplink saulę. Tačiau jis priduria, kad užuot apskritimo formos, tai yra elipsės formos orbitos, kuriose Saulė užima vieną iš elipsės židinių. Tai yra, šio dėsnio centras pagrįstas paaiškinimu, kad orbitos aplink Saulę yra elipsės formos.
Vėliau Tycho Brahe atliko pastabas, kuriose Kepleris nusprendė nustatyti, ar planetų trajektorijos būtų galima apibūdinti kreive. Tačiau bandymų ir klaidų būdu jam pavyko atrasti, kad elipsė gali tiksliai apibūdinti planetos orbitą aplink Saulę. Iš esmės elipsės apibrėžiamos pagal dviejų ašių, kurias jos turi, ilgį.
Kalbant apie matą, lyginant su apskritimu, galima sakyti, kad jo skersmuo aukštyn ir žemyn yra vienodas, jei matuojamas pločio kryptimi. Tačiau, kita vertus, elipsė turi įvairaus ilgio skersmenys, jis visada turi būti toks, nes jis neturi formos, kurioje visos jo pusės būtų vienodos, kaip tai atsitinka su apskritimu. Tiesą sakant, ilgiausia ašis vadinama pagrindine ašimi, o trumpiausia – šalutine.
Visas šis paaiškinimas išryškėja, nes pagal tą atstumą tai žinoma planetos juda elipsėmis, nors iš tikrųjų orbitos yra beveik apskritos. Be planetų, kometos taip pat yra geras mūsų Saulės sistemos objektų, galinčių turėti labai elipsinę orbitą, pavyzdys.
Kai Kepleriui pavyko nustatyti, kad planetos aplink Saulę juda elipsės pavidalu, tai buvo momentas, kai jis atrado dar vieną įdomų faktą. Kepleris įrodė faktą, kad planetų greičiai skiriasi, kaip skrieti saulę.
Antrasis Keplerio dėsnis
Šis dėsnis suteikia tęstinumą ankstesniam atradimui. Tai reiškia, kad čia Kepleris paaiškina apie planetų greitis. Be to, būtent šiuo konkrečiu tašku jis teigia, kad sritys, kurias nubraukia atkarpa, jungianti Saulę su planeta, taip pat yra proporcinga laikui, naudojamam joms apibūdinti. Tokiu būdu išmatuojamas planetų greitis, todėl kuo planeta arčiau Saulės, tuo greičiau ji juda.
Šį antrąjį dėsnį Kepleris atrado bandymų ir klaidų būdu. Šis tyrinėjimas gimė, kai Kepleris tai pastebėjo linija, jungianti planetas ir Saulęapima tą patį plotą per tą patį laikotarpį. Po to Kepleris nustatė, kad kai planetos yra arti Saulės savo orbitoje, jos juda greičiau nei būdamos toliau. Šis darbas paskatino Keplerį padaryti svarbų atradimą apie planetų atstumus.
Trečiasis Keplerio dėsnis
Jau šiame trečiajame įstatyme paaiškinamas ne tik greitis. Šiuo aspektu pirmiausia paaiškinta apie atstumas. Planetų elgsena, atsižvelgiant į jų atstumą. Dėl šios priežasties šiame trečiajame įstatyme Kepleris pabrėžia, kad planetų, besisukančių aplink Saulę, šoninių sukimosi periodų kvadratai yra proporcingi jų elipsinių orbitų pusiau pagrindinių ašių kubams.
Pagal šį dėsnį galima daryti išvadą, kad toliausiai nuo Saulės yra tos planetos, kurios skrieja mažesniu greičiu nei artimiausios. Tokiu būdu išplaukia, kad revoliucijos laikotarpis, priklauso nuo atstumo iki Saulės. To rezultatas buvo gautas naudojant tokią matematinę formulę: P2 = a3. Ši formulė paaiškina, kad planetos, esančios toli nuo Saulės, yra tos, kurios ją aplenkia ilgiausiai, kitaip nei tos, kurios yra arti Saulės.
Izaoko Niutono dėsniai
Iš mokslo lygiu egzistuojančių dėsnių astronomas, fizikas ir Izaokas Niutonas matematikas, atliko transcendentinį vaidmenį savo kūryboje. Niutonas numatė Mėnulio ir kiekvieno dirbtinio palydovo, kuris buvo paleistas į kosmosą moksliniams tyrimams, orbitos kelią.
Vienas iš dėsnių, paaiškinančių Visatos ir joje esančių kūnų elgesį, yra gerai žinomas gravitacijos dėsnis arba gravitacijos dėsnis. Šį dėsnį 1684 m. suformulavo Izaokas Niutonas. Remiantis tuo, ką ištyrė Niutonas, gravitacijos trauka tarp dviejų kūnų yra tiesiogiai lygi jų masių sandaugai. Tačiau jis yra atvirkščiai proporcingas atstumo tarp jų kvadratui.
Šis įstatymas, kuris vadinamas visuotinės gravitacijos dėsnis, tai klasikinės fizikos dėsnis. Galima sakyti, kad jis taip pat yra esminis moksle, nes apibūdina skirtingų kūnų gravitacinę sąveiką su mase. Šį dėsnį suformulavo Izaokas Niutonas ir paskelbė jį savo knygoje „Philosophiae Naturalis“. Matematikos principas, nuo 1687 metų. Šioje knygoje pirmą kartą nustatomas kiekybinis jėgos, kuria traukiami du masę turintys objektai, ryšys.
Šis paaiškinimas rodo, kad santykiai yra empiriškai išvedami stebint. Tokiu būdu Niutonas padarė išvadą, kad jėga, su kuria Du kūnai, kurių masė nevienoda, traukia vienas kitą, priklauso tik nuo jų masių vertės ir juos skiriančio atstumo kvadrato.
Antrasis Niutono dėsnis
Niutonas taip pat sugebėjo nustatyti elgesį tarp didelių atstumų atskyrimas tarp kūnų. Šia prasme buvo pastebėta, kad šių masių jėga veikia labai apytiksliai. Taip, tarsi visa kiekvieno kūno masė būtų sutelkta išskirtinai gravitacijos smegenyse. Tai reiškia, kad šie objektai yra tik taškas. Tai leidžia žymiai sumažinti sudėtingų kūnų sąveikos sudėtingumą.
La Antrasis Niutono dėsnis, paaiškina pagreitį dėl gravitacijos. Pagal tai paaiškinamas antžeminės gravitacinės traukos poveikis. Tai rodo, kad kūno palaikomas pagreitis yra proporcingas jį veikiančiai jėgai, gaunama, kad pagreitis, kurį patiria kūnas dėl kito veikiančios gravitacijos jėgos. Tai reiškia, kad minėtas pagreitis nepriklauso nuo objekto masės, jis priklauso tik nuo jėgą veikiančio kūno masės ir atstumo.
Žinoma, tai atitinka abi mases, susijusias su a proporcingumo konstanta. Tai reiškia, kad būtent minėto objekto masė gali būti įtraukta į Visuotinės gravitacijos dėsnį, jos paprasčiausia forma ir tik dėl paprastumo. Dėl šios priežasties būtina, kad šiame tyrime būtų du skirtingos masės kūnai.
Dviejų skirtingų masių masių pavyzdys yra mėnulis ir dirbtinis palydovas. Žinoma, tai galioja tik tol, kol palydovas sveria kelis kilogramus. Šiuo atveju jie yra vienodu atstumu nuo Žemės, o pagreitis, kurį tai sukuria abiejose, yra lygiai toks pat. Kadangi šis pagreitis turi tą pačią kryptį kaip ir jėgos, ty ta kryptimi, kuri jungia abu kūnus.
Kaip veikia šis įstatymas?
Kas gamina gravitacijos pagreičio efektas yra tai, kad jei į abu kūnus neveikia jokia kita išorinė jėga, jie judės vienas su kitu orbitomis. Pagal šį elgesį planetų judėjimas yra puikiai aprašytas. Arba konkrečiai sistema tarp Žemės ir Mėnulio.
Taip pat nagrinėjamas šis įstatymas laisvai krintantys kūnai, artėja prie vieno kūno link kito, kaip atsitinka su bet kokiu objektu, kurį paleidžiame ore ir kuris neišvengiamai krenta į žemę Žemės centro kryptimi. Šio dėsnio dėka galima nustatyti gravitacijos pagreitį, taip sukuriant bet kurį kūną, esantį tam tikru atstumu. To pavyzdys yra išskaičiavimas, kad pagreitis dėl gravitacijos, kurį matome Žemės paviršiuje, yra dėl Žemės masės.
Tai reiškia, kad pagreitis, kurį patiria krintantis objektas, yra praktiškai toks pat erdvėje, atstumu, kuriame yra objektas. Tarptautinė kosminė stotis. Tai reiškia, kad tai sudaro 95% gravitacijos, kurią turime paviršiuje, tik 5% skirtumas. Svarbu atsiminti, kad tai, kad astronautai nejaučia gravitacijos, yra ne dėl to, kad ten gravitacija yra nulis. Greičiau taip yra dėl nesvarumo būsenos arba nuolatinio laisvo kritimo.
Be to, sunkumas vieno žmogaus daromas kitam, esančiam už vieno metro, žmogui, sveriančiam apie 100 kg, tai yra faktas, kad mes nejaučiame gravitacijos, kurią daro tokie masyvūs kūnai kaip mes.
Niutono dėsnių apribojimai
Tiesa ta, kad visuotinės gravitacijos dėsnis yra pakankamai artimas, kad apibūdintų planetos elgesį aplink Saulę. Ir netgi paaiškina tą patį dirbtinio palydovo judėjimą, kuris yra gana arti Žemės. XIX amžiuje buvo galima pastebėti kai kuriuos smulkių problemų kurios nepavyko išspręsti.
Šie trūkumai buvo panašūs į Urano orbitų trūkumus, kuriuos buvo galima išspręsti atradus Neptūną. Ypač tai buvo Merkurijaus planetos orbita, kuri, užuot buvusi uždara elipsė, kaip numatė Niutono teorija. Tai yra elipsė, kuri sukasi kiekvienoje orbitoje, tokiu būdu arčiausiai Saulės esantis taškas, vadinamas periheliu, šiek tiek pasislenka. Lygiai 43 lanko sekundės per šimtmetį judėjime, vadinamame precesija.
Šiuo metu, kaip ir Urano atveju, taip pat buvo postuluojama planeta, kuri yra labiau vidinė Saulei. Ši planeta buvo vadinama Vulkanu, kuri taip pat nebūtų pastebėta, nes ji buvo taip arti Saulės ir buvo paslėpta Saulės. jo blizgesį. Tačiau tiesa ta, kad ši planeta neegzistuoja. Šiaip ar taip jo egzistavimas buvo neįgyvendinamas. Tai reiškia, kad ši problema negalėjo būti išspręsta iki Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos atsiradimo.
Be šio nepatogumo, šiuo metu suma stebėjimo nukrypimai Yra keletas egzistuojančių, kurių negalima paaiškinti pagal Niutono teoriją: Viena iš jų yra jau minėta Merkurijaus planetos orbita, kuri nėra uždara elipsė, kaip numato Niutono teorija. Tokiu atveju tai būtų ne dėsnis, o žlugusi teorija, nes tai pasaulietiškai besisukanti kvazielipsė. Tai sukuria perihelio pažangos problemą, kuri pirmą kartą buvo paaiškinta tik suformulavus bendrąją reliatyvumo teoriją.
Doplerio efektas
Be minėtų įstatymų, būtina žinoti, kas yra Doplerio efektas, nes jis susijęs su šviesos bangos ilgio kaita. Efektas pavadintas austrų fiziko Christiano Andreaso Doplerio vardu. Jame jis paaiškina, koks yra tariamasis bangos dažnio pokytis, kurį sukelia santykinis šaltinio judėjimas stebėtojo atžvilgiu. Be to, šis poveikis paaiškinamas elektromagnetine spinduliuote ir kūnų garsu, atsižvelgiant į jų judėjimą.
Doplerio efekto pavyzdys yra automobilio variklio garsas iš arti. Kadangi būnant toli, tai girdima mažiau garsiai nei būnant arti. Lygiai taip pat tai atsitinka nuo to momento, kai žvaigždė ar visa galaktika tolsta, ir taip nutinka todėl, kad jos spektras pasislenka mėlynos spalvos link, bet tolstant jis pasislenka link raudonos. Net ir šiandien galaktikos kryžkelėje yra raudonai pasislinkusios, o tai reiškia jie tolsta nuo žemės.
Doplerio efekto pavyzdžiai atsiranda kiekvieną dieną, kai bangas skleidžiančio objekto judėjimo greitis yra panašus į sklidimo greitis tų bangų. Kaip pavyzdį pateikiame greitosios pagalbos greitį (50 km/h), nors jis gali pasirodyti nereikšmingas, lyginant su garso greičiu jūros lygyje (apie 1235 km/h).
Tačiau tai sudaro apie 4 proc Garso greitis, ši dalis yra pakankamai didelė, kad būtų galima aiškiai įvertinti sirenos garso pasikeitimą iš aukštesnio tono į žemesnį, kai transporto priemonė pravažiuoja pro stebėtoją.
matomas spektras
El matomas elektromagnetinės spinduliuotės spektras, paaiškina, kad jei objektas tolsta, jo šviesa pasislenka į ilgesnius bangos ilgius. Tai sukelia raudoną poslinkį. Be to, jei objektas priartėja, jo šviesa turi trumpesnį bangos ilgį, todėl ji pasislenka mėlynos spalvos link. Jo sukuriamas nuokrypis link raudonos arba mėlynos spalvos yra nereikšmingas net esant dideliems greičiams, pavyzdžiui, greičiams tarp žvaigždžių arba tarp galaktikų.
Kita vertus, kalbant apie matomumas žmogaus akiai, jis negali užfiksuoti spektro, gali jį matuoti tik netiesiogiai naudodamas tikslius prietaisus, tokius kaip spektrometrai. Jei spinduliuojantis objektas judėtų didelėmis šviesos greičio dalimis, bangos ilgio kitimas galėtų būti tiesiogiai pastebimas. Doplerio efektas labai naudingas astronomijoje ir pasireiškia vadinamuoju raudonuoju arba mėlynuoju poslinkiu.
Šį efektą astronomai naudoja norėdami išmatuoti žvaigždžių ir galaktikų judėjimo link Žemės ar nuo jos greitį. Tai yra apie Doplerio efekto radialinius greičius. Tai apie a fizinis reiškinys kuris daugiausia naudojamas dvinarėms žvaigždėms aptikti, žvaigždžių ir galaktikų sukimosi greičiui matuoti. Nors jis taip pat naudojamas aptikti arti Žemės esančias egzoplanetas arba į kosmosą paleistus palydovus.
Svarbiausia atkreipti dėmesį į tai, kad raudonasis poslinkis taip pat naudojamas erdvės plėtimuisi matuoti. Šiuo atveju tai tikrai nėra Doplerio efektas. šviesa astronomijoje tai priklauso nuo žinojimo, kad žvaigždžių spektrai nėra vienarūšiai. Remiantis tyrimais, eksponuojamos tiksliai apibrėžtos dažnių sugerties linijos, kurios atitinka energijas, reikalingas įvairių elementų elektronams sužadinti iš vieno lygio į kitą.
absorbcijos linijos
Doplerio efektas pripažįstamas tuo, kad žinomi absorbcijos linijų modeliai ne visada atitinka dažnius, gaunamus iš stacionarios šviesos principo spektro. Taip nutinka todėl, kad mėlynos šviesos dažnis yra didesnis nei raudonos šviesos, artėjančio astronominio šviesos šaltinio spektrinės linijos yra mėlynai pasislinkusios, o tolstančio – mėlynai. raudonoji pamaina.
Doplerio radaras
Visa tai paaiškina tuo, kad kai kurios rūšys radaras naudoja Doplerio efektą. Jie tai daro siekdami išmatuoti aptiktų objektų greitį. Į judantį taikinį apšaudoma radarų grupė. Galima paminėti automobilio pavyzdį, pavyzdžiui, policijos naudojamą radarą transporto priemonių greičiui nustatyti.
Pagal tai, artėdami ar toliau nuo radaro šaltinio, galite nustatyti objekto greitį. Kiekviena iš eilės radaro banga turi nukeliauti toliau, kad pasiektų automobilį, prieš tai atsispindi ir vėl aptinkama šalia šaltinio. Analogiškai jis prilyginamas kiekvienai bangai, nes ji turi judėti toliau. Atstumas tarp kiekvienos bangos didėja ir tai padidina bangos ilgį.
Kai kuriais atvejais šis radaro spindulys naudojamas automobiliui judant ir, jei jis priartėja prie stebimos transporto priemonės, kiekviena sekanti banga nukeliauja trumpesnį atstumą, todėl sumažėja bangos ilgis. Bet kurioje situacijoje Doplerio efekto skaičiavimai leidžia tiksliai nustatyti radaro stebimą transporto priemonės greitį. Be to, per Antrąjį pasaulinį karą sukurtas artumo mechanizmas yra pagrįstas Doplerio radaru.
Taip siekiama tinkamu laiku susprogdinti sprogmenis, atsižvelgiant į jų aukštį virš žemės arba atstumą nuo taikinio. Pagal Doplerio poslinkį į taikinį patenka banga. Tokiu būdu banga atsispindėjo atgal į radarą, dažnio pokytį pastebėjo a judantis radaras Kalbant apie taikinį, kuris taip pat juda, tai priklauso nuo jo santykinio greičio ir yra dvigubai didesnis už tą, kuris būtų užfiksuotas tiesiogiai tarp emiterio ir imtuvo.
atvirkštinis Doplerio efektas
Net ir šiandien ir nuo 1968 metų mokslininkai tyrė tikimybę, kad yra a atvirkštinis Doplerio efektas. Vienas iš šiame tyrime dalyvavusių mokslininkų buvo rusų ir ukrainiečių fizikas Viktoras Veselago. Eksperimentą, kuris, kaip teigiama, aptiko šį poveikį, atliko Nigel Seddon ir Trevor Bearpark 2003 m. Bristolyje, JK.
Šiuo atžvilgiu skirtingų universitetų mokslininkai teigė, kad šis poveikis gali būti stebimas ir esant optiniams dažniams. Tarp šiame tyrime pabrėžtų universitetų buvo Svinburno technologijos universitetas ir Šanchajaus mokslo ir technologijų universitetas. Tokie atradimai yra įmanomi dėl kartos a fotoninis kristalas.
Būtent ant to stiklo jie projektavo a lazerio spindulys. Dėl to kristalas elgėsi kaip superprizmė, tokiu būdu buvo galima stebėti atvirkštinį Doplerio efektą.
Kai kuriais atvejais dėsnį galima supainioti su teorija, tačiau tiesa ta, kad teorijos yra organizuotų idėjų grupė, paaiškinanti galimas reiškinys. Jie išvedami iš stebėjimo, patirties ar loginio samprotavimo. Tačiau tai paaiškina galimybes, o ne faktus ar elgesį.
Visatos dėsniai yra daugiau, nei mes manome, iš tikrųjų tai yra kai kurie, kurie paveikė mokslo istorijos eigą. Pirmas dalykas, kurį reikia suprasti, yra tai, kad Visatos dėsniai, skirtingai nei teisiniai ar žmogaus primesti, yra elgesys, kuriuo universalus elgesys. Tai yra, tai yra normos, paaiškinančios visuotinės visumos judėjimą.