Universālajā dzīvē, ne tikai cilvēku dzīvē, Visumu pārvalda noteikta uzvedība, kas izskaidro tā lielisko darbību, tādējādi Visuma likumi. Tādā veidā arī mūsu vide tiek uzturēta pilnīgā kārtībā, jo vienmēr cilvēkam ir jāizstrādā daži likumi vai normas, kas izskaidro attieksmi pret apkārt notiekošo vai darāmo juridiskajā lietā.
No otras puses, in astronomija radītie likumi nav bijuši cilvēka radīti. Šādi likumi ir konstantes, kas izskaidro mūsu Visuma pareizu darbību vai uzvedību. Faktiski, pamatojoties uz Visuma likumiem, ir iespējams veikt kosmosa kopuma pētījumus. Tas cita starpā ietver zvaigžņu, planētu, meteorītu, komētu kustību.
Papildus tam ir arī Visuma parādības. Kas attiecas uz šo aspektu, tad līdz šim cilvēks nav spējis saprast tā patieso būtību. Iemesls tam ir tas, ka tie ir daļa no noslēpuma, taču ir iespējams, ka šīs anomālijas darbojas, pamatojoties uz saviem likumiem, kas nodrošina kustību telpā. Piemērs tam ir tumšās enerģijas gadījums. Pagaidām nav precīzi zināms, kas tas īsti ir, vai arī tās paātrinātās uzvedības iemesls.
Nosaukums tumšā enerģija, rodas tieši tāpēc, ka enerģiju nevar vizualizēt un saskaņā ar šīs parādības tumšumu ir zināma tās uzvedība, kā rezultātā notiek ekspansīva kustība universālā līmenī. Šī iemesla dēļ ir nepieciešams izskaidrot dažus universālus likumus, ko atklājuši lieli zinātnieki.
Keplera likumi
Kā jau minēts, neviens cilvēks tos nav uzspiedis, drīzāk viņi ir atklājuši, ka Visumu pārvalda daži likumi, lai tas darbotos visā savā krāšņumā. Tādējādi, veicot pētījumus, zinātnieki ir atklājuši likumus, uz kuriem Visums ir balstīts visā tā darbības laikā. Tādējādi sniedzot informāciju, kas palīdz cilvēkam zināt visu Kosmoss vai kas kalpo kā sadarbība turpmākiem pētījumiem.
Viens no šiem izcilajiem zinātniekiem un līdzstrādniekiem zinātnē bija slavenais astronomijas zinātnieks, Johannes Kepler. Keplers pētīja zvaigznes universālajā telpā tādā veidā, ka viņš radīja to, ko mēs tagad saucam par Keplera likumiem. Tas nav viens, bet trīs likumi, kas attiecas uz to, kas attiecas uz Saules sistēmas planētu kustību. Šie likumi tika formulēti XNUMX. gadsimta sākumā. Tomēr šodien tie paliek spēkā un darbojas kā pamats iepriekšējiem pētījumiem par Visuma uzvedību.
Keplers savus likumus balstīja uz planētu datiem, lai izprastu kustības. Šos datus savāca arī dāņu astronoms Tycho Brahekura palīgs viņš bija. Šī iemesla dēļ dati paliek zinātniskajā izpētē. Priekšlikumi, kas radās no šiem pētījumiem, pārkāpa gadsimtiem seno apgalvojumu, ka planētas pārvietojās pa apļveida orbītām. Šie ir trīs Keplera izstrādātie likumi:
Keplera pirmais likums
Šajā likumā Keplers paskaidroja, ka orbītas iekšā Planētas riņķo ap sauli. Tomēr viņš piebilst, ka tā vietā, lai būtu apļveida, tās ir eliptiskas orbītas, kurās Saule aizņem vienu no elipses perēkļiem. Tas ir, šī likuma centrs ir balstīts uz skaidrojumu, ka orbītas ap Sauli ir eliptiskas.
Vēlāk Tycho Brahe veica novērojumus, kuros Keplers pieņēma lēmumu noteikt, vai planētu trajektorijas varētu aprakstīt ar līkni. Tomēr ar izmēģinājumu un kļūdu palīdzību viņam izdevās atklāt, ka elipse var precīzi aprakstīt planētas orbītu ap Sauli. Elipses galvenokārt nosaka divu tām piederošo asu garums.
Attiecībā uz mēru, salīdzinot ar apli, var teikt, ka tam ir vienāds diametrs uz augšu un uz leju, ja to mēra platumā. Bet, no otras puses, elipsei ir dažāda garuma diametri, tam vienmēr ir jābūt šādam, jo tam nav formas, kurā visām tā malām būtu vienāds mērs, kā tas notiek ar apli. Faktiski garāko asi sauc par galveno asi, bet īsāko par mazo asi.
Viss šis skaidrojums nāk gaismā, jo pēc šī attāluma tas ir zināms planētas pārvietojas elipsēs, lai gan patiesībā orbītas ir gandrīz apļveida. Papildus planētām komētas ir arī labs piemērs mūsu Saules sistēmas objektiem, kuriem var būt ļoti eliptiskas orbītas.
Kad Kepleram izdevās noteikt, ka planētas ap Sauli pārvietojas elipses formā, tas bija brīdis, kad viņš atklāja vēl vienu interesantu faktu. Keplers pierādīja faktu, ka planētu ātrumi atšķiras, kā riņķo ap sauli.
Keplera otrais likums
Šis likums ir tas, kas nodrošina nepārtrauktību iepriekšējam atklājumam. Tas nozīmē, ka tieši šeit Keplers skaidro par planētu ātrums. Papildus tam tieši šajā konkrētajā punktā viņš norāda, ka apgabali, ko slauka segments, kas savieno Sauli ar planētu, ir arī proporcionāls laikiem, kas izmantoti to aprakstīšanai. Tādā veidā tiek mērīts planētu ātrums, kā rezultātā, jo tuvāk planēta atrodas Saulei, jo ātrāk tā kustas.
Šo otro likumu Keplers atklāja izmēģinājumu un kļūdu ceļā. Šī izpēte radās, kad Keplers to pamanīja līnija, kas savieno planētas un sauliaptver vienu un to pašu platību tajā pašā laika periodā. Pēc tam Keplers atklāja, ka tad, kad planētas atrodas tuvu Saulei savā orbītā, tās pārvietojas ātrāk nekā tad, kad tās atrodas tālāk. Šis darbs lika Kepleram iegūt svarīgu atklājumu par planētu attālumiem.
Keplera trešais likums
Jau šajā trešajā likumā ne tikai izskaidro ātrumu. Šajā aspektā tas ir izskaidrots galvenokārt par attālums. Planētu uzvedība atkarībā no attāluma. Šī iemesla dēļ šajā trešajā likumā Keplers uzsver, ka ap Sauli riņķojošo planētu siderālo apgriezienu periodu kvadrāti ir proporcionāli to elipsveida orbītu puslielo asu kubiem.
Saskaņā ar šo likumu var secināt, ka planētas, kas atrodas vistālāk no Saules, ir tās, kuras riņķo ar mazāku ātrumu nekā tuvākās. Tādā veidā izriet, ka revolūcijas periods, atkarīgs no attāluma līdz Saulei. Rezultāts tika iegūts, izmantojot šādu matemātisko formulu: P2 = a3. Šī formula izskaidro, ka planētas, kas atrodas tālu no Saules, ir tās, kurām ir visilgāk, lai to apbrauktu, atšķirībā no tām, kas atrodas tuvu Saulei.
Īzaka Ņūtona likumi
No zinātniskā līmenī pastāvošajiem likumiem astronoms, fiziķis un Īzaks Ņūtons matemātiķis, viņa darbā spēlēja pārpasaulīgu lomu. Tas, ko Ņūtons izdarīja, nozīmēja Mēness un katra mākslīgā pavadoņa orbitālo ceļu, kas tika palaists kosmosā zinātniskiem pētījumiem.
Viens no likumiem, kas izskaidro Visuma un tajā esošo ķermeņu uzvedību, ir labi zināmais gravitācijas likums vai gravitācijas likums. Šo likumu 1684. gadā formulēja Īzaks Ņūtons. Saskaņā ar Ņūtona pētīto gravitācijas pievilcība starp diviem ķermeņiem ir tieši vienāda ar to masu reizinājumu. Tomēr tas ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp tiem.
Šis likums, ko sauc universālās gravitācijas likums, tas ir klasiskās fizikas likums. Varētu teikt, ka tas ir fundamentāls arī zinātnē, jo apraksta gravitācijas mijiedarbību starp dažādiem ķermeņiem ar masu. Tas, kurš formulēja šo likumu, bija Īzaks Ņūtons un publicēja to savā grāmatā Philosophiae Naturalis Matemātikas princips, no 1687. gada. Šajā grāmatā pirmo reizi tiek noteikta kvantitatīvā attiecība starp spēku, ar kuru tiek piesaistīti divi objekti ar masu.
Šis skaidrojums parāda, ka attiecības tiek empīriski secinātas, izmantojot novērojumus. Tādā veidā Ņūtons secināja, ka spēks, ar kuru Divi ķermeņi ar nevienlīdzīgu masu piesaista viens otru, ir atkarīgs tikai no to masu vērtības un attāluma kvadrātā, kas tos atdala.
Otrais Ņūtona likums
Ņūtonam arī izdevās noteikt uzvedību starp lieliem attālumiem atdalīšana starp ķermeņiem. Šajā ziņā tika novērots, ka šo masu spēks darbojas ļoti aptuvenā veidā. Tas ir tā, it kā visa katra ķermeņa masa būtu koncentrēta tikai gravitācijas smadzenēs. Tas nozīmē, ka šķiet, ka šie objekti būtu tikai punkts. Tas ļauj ievērojami samazināt sarežģītu ķermeņu mijiedarbības sarežģītību.
La Ņūtona otrais likums, skaidro gravitācijas izraisīto paātrinājumu. Saskaņā ar to tiek izskaidrota zemes gravitācijas pievilcības ietekme. Tas norāda, ka paātrinājums, ko atbalsta ķermenis, ir proporcionāls spēkam, kas uz to iedarbojas, tiek iegūts, ka paātrinājums, ko cietis ķermenis cita ķermeņa gravitācijas spēka dēļ. Tas nozīmē, ka minētais paātrinājums nav atkarīgs no objekta masas, tas ir atkarīgs tikai no ķermeņa masas, kas iedarbojas uz spēku, un tā attāluma.
Protams, tas atbilst abām masām, kas ir saistītas ar a proporcionalitātes konstante. Tas nozīmē, ka tieši minētā objekta masu var ieviest universālās gravitācijas likumā tā vienkāršākajā formā un tikai vienkāršības labad. Šī iemesla dēļ ir nepieciešams, lai šim pētījumam būtu divi dažādas masas ķermeņi.
Piemērs starp divām masām ar dažādām masām ir Mēness un mākslīgais pavadonis. Protams, tas attiecas tikai tik ilgi, kamēr satelīta masa ir daži kilogrami. Šajā gadījumā tie atrodas vienādā attālumā no Zemes, paātrinājums, ko tas rada abiem, ir tieši tāds pats. Tā kā šim paātrinājumam ir tāds pats virziens kā spēkam, tas ir, virzienā, kas savieno abus ķermeņus.
Kā šis likums darbojas?
Kas ražo gravitācijas paātrinājuma efekts ir tāds, ka, ja uz abiem ķermeņiem netiek iedarbināts cits ārējs spēks, tie pārvietosies viens ar otru pa orbītām. Saskaņā ar šo uzvedību planētu kustība ir lieliski aprakstīta. Vai konkrēti sistēma starp Zemi un Mēnesi.
Arī šis likums ir izskatīts brīvi krītoši ķermeņi, tuvojoties vienam ķermenim pret otru, kā tas notiek ar jebkuru objektu, ko palaižam gaisā un kas neizbēgami nokrīt uz zemi Zemes centra virzienā. Pateicoties šim likumam, var noteikt gravitācijas paātrinājumu, tādējādi iegūstot jebkuru ķermeni, kas atrodas noteiktā attālumā. Piemērs tam ir secinājums, ka gravitācijas paātrinājums, ko mēs atrodam uz Zemes virsmas, ir saistīts ar Zemes masu.
Tas nozīmē, ka paātrinājums, ko izjūt krītošs objekts, ir praktiski vienāds telpā, attālumā, kur atrodas objekts. Starptautiskā kosmosa stacija. Tas nozīmē, ka tas ir 95% no gravitācijas, kas mums ir uz virsmas, tikai atšķirība ir 5%. Ir svarīgi atcerēties, ka tas, ka astronauti nejūt gravitāciju, nav tāpēc, ka gravitācija tur ir nulle. Drīzāk tas ir bezsvara stāvokļa vai nepārtraukta brīvā kritiena dēļ.
Bez tam, nopietnība ko viens cilvēks iedarbojas uz otru, kas atrodas viena metra attālumā, cilvēkam, kas sver apmēram 100 kg, tas ir fakts, ka mēs nejūtam gravitāciju, ko iedarbojas mazi masīvi ķermeņi, piemēram, mēs.
Ņūtona likumu ierobežojumi
Patiesība ir tāda, ka universālās gravitācijas likums ir pietiekami tuvs, lai aprakstītu planētas uzvedību ap Sauli. Un tas pat izskaidro to pašu mākslīgā pavadoņa kustību, kas atrodas salīdzinoši tuvu Zemei. Deviņpadsmitajā gadsimtā bija iespējams novērot dažus nelielas problēmas ko nevarēja atrisināt.
Šie trūkumi bija līdzīgi Urāna orbītu trūkumiem, kurus varēja novērst pēc Neptūna atklāšanas. Jo īpaši tā bija planētas Merkura orbīta, kas tā vietā, lai būtu slēgta elipse, kā paredz Ņūtona teorija. Tas ir elipse, kas rotē katrā orbītā, tādā veidā Saulei tuvākais punkts, ko sauc par perihēliju, nedaudz pārvietojas. Tieši 43 loka sekundes gadsimtā kustībā, kas pazīstama kā precesija.
Šajā brīdī, tāpat kā Urāna gadījumā, tika postulēta arī Saulei iekšējai planētai, kuru sauca par Vulkānu, kas arī nebūtu novērots, jo atradās tik tuvu Saulei un to paslēpa. tā spīdums. Bet patiesība ir tāda, ka šī planēta neeksistē. Vienalga tā pastāvēšana bija neiespējama. Tas nozīmē, ka šo problēmu nevarēja atrisināt līdz Einšteina vispārējās relativitātes teorijas atnākšanai.
Neatkarīgi no šīm neērtībām, šobrīd summa novērojumu novirzes Pastāv vairākas esošās, kuras nevar izskaidrot saskaņā ar Ņūtona teoriju: Viena no tām ir jau minētā planētas Merkurs orbīta, kas nav slēgta elipse, kā to paredz Ņūtona teorija. Tādā gadījumā tas būtu nevis likums, bet neveiksmīga teorija, jo tā ir kvazielipse, kas rotē laicīgi. Tas rada perihēlija progresa problēmu, kas vispirms tika izskaidrota tikai ar vispārējās relativitātes teorijas formulēšanu.
Doplera efekts
Papildus iepriekšminētajiem likumiem ir jāzina, kas ir Doplera efekts, jo tas attiecas uz gaismas viļņa garuma izmaiņām. Efekts nosaukts austriešu fiziķa Kristiāna Andreasa Doplera vārdā. Tajā viņš paskaidro, kādas ir viļņa šķietamās frekvences izmaiņas, ko rada avota relatīvā kustība attiecībā pret novērotāju. Turklāt tas, kas izskaidro šo efektu, ir elektromagnētiskais starojums un ķermeņu skaņa atbilstoši to kustībai.
Doplera efekta piemērs ir automašīnas dzinēja skaņa tuvplānā. Tā kā tas ir tālu, tas ir dzirdams mazāk skaļi nekā tuvums. Tādā pašā veidā tas notiek no brīža, kad zvaigzne vai visa galaktika attālinās, un tas notiek tāpēc, ka tās spektrs ir nobīdīts uz zilo, bet, kad tā virzās prom, tas tiek novirzīts uz sarkano pusi. Pat šodien galaktikas krustpunktā ir sarkanās nobīdes, kas to nozīmē viņi attālinās no zemes.
Doplera efekta piemēri notiek katru dienu, kad ātrums, ar kādu kustas objekts, kas izstaro viļņus, ir salīdzināms ar izplatīšanās ātrums no tiem viļņiem. Kā piemēru varam minēt ātrās palīdzības ātrumu (50 km/h), lai gan tas var šķist nenozīmīgs, salīdzinot ar skaņas ātrumu jūras līmenī (apmēram 1235 km/h).
Tomēr tas ir aptuveni 4% no Skaņas ātrums, šī daļa ir pietiekami liela, lai liktu skaidri novērtēt sirēnas skaņas izmaiņas no augstāka toņa uz zemāku toņu, tāpat kā transportlīdzeklis pabrauc garām novērotājam.
redzamais spektrs
El redzamais elektromagnētiskā starojuma spektrs, paskaidro, ka, ja objekts attālinās, tā gaisma virzās uz garākiem viļņu garumiem. Tas rada sarkano nobīdi. Tāpat, ja objekts tuvojas, tā gaismai ir īsāks viļņa garums, līdz ar to tas tiek novirzīts uz zilo pusi. Novirze, ko tas rada sarkanā vai zilā virzienā, ir nenozīmīga pat lieliem ātrumiem, piemēram, ātrumiem starp zvaigznēm vai galaktikām.
No otras puses, kas attiecas uz redzamība cilvēka acij, tas nevar uztvert spektru, tas var to izmērīt tikai netieši, izmantojot precīzus instrumentus, piemēram, spektrometrus. Ja izstarojošais objekts pārvietotos ar ievērojamām gaismas ātruma daļām, viļņa garuma izmaiņas varētu būt tieši pamanāmas. Doplera efekts ir ļoti noderīgs astronomijā, un tas izpaužas tā sauktajā sarkanajā vai zilajā nobīdē.
Šo efektu astronomi izmanto, lai izmērītu ātrumu, ar kādu zvaigznes un galaktikas virzās uz Zemi vai prom no tās. Tas attiecas uz Doplera efekta radiālajiem ātrumiem. Runa ir par a fiziska parādība ko galvenokārt izmanto bināro zvaigžņu noteikšanai, zvaigžņu un galaktiku rotācijas ātruma mērīšanai. Lai gan to izmanto arī, lai atklātu eksoplanetus tuvu Zemei vai satelītus, kas palaisti kosmosā.
Vissvarīgākais, kas jāņem vērā, ir tas, ka sarkano nobīdi izmanto arī telpas paplašināšanās mērīšanai. Šajā gadījumā tas nav īsti Doplera efekts. gaisma astronomijā tas ir atkarīgs no zināšanām, ka zvaigžņu spektri nav viendabīgi. Saskaņā ar pētījumiem tiek izstādītas precīzi noteiktas frekvenču absorbcijas līnijas, kas atbilst enerģijām, kas nepieciešamas dažādu elementu elektronu ierosināšanai no viena līmeņa uz otru.
absorbcijas līnijas
Doplera efekts tiek atzīts par faktu, ka zināmie absorbcijas līniju modeļi ne vienmēr sakrīt ar frekvencēm, kas iegūtas no stacionāra gaismas principa spektra. Tas notiek tāpēc, ka zilajai gaismai ir augstāka frekvence nekā sarkanajai gaismai, tuvojoša astronomiskā gaismas avota spektrālās līnijas ir zilās nobīdes, bet attālinātā gaismas avota – zilās nobīdes. sarkanā maiņa.
Doplera radars
Visu iepriekš minēto izskaidro tas, ka daži veidi radars izmanto Doplera efektu. Viņi to dara ar nolūku izmērīt atklāto objektu ātrumu. Radaru grupa tiek izšauta uz kustīgu mērķi. Kā piemēru var minēt automašīnu, piemēram, policija izmanto radaru, lai noteiktu transportlīdzekļu ātrumu.
Saskaņā ar to, tuvinoties radara avotam vai attālinoties no tā, jūs varat noteikt objekta ātrumu. Katram nākamajam radara vilnim ir jāvirzās tālāk, lai sasniegtu automašīnu, pirms tas tiek atspoguļots un atkal tiek atklāts avota tuvumā. Analoģiski tas tiek pielīdzināts katram vilnim, jo tam ir jāvirzās tālāk. Attālums starp katru viļņu palielinās, un tas rada viļņa garuma palielināšanos.
Dažos gadījumos šis radara stars tiek izmantots automašīnai kustībā un, ja tas pietuvojas novērotajam transportlīdzeklim, tad katrs nākamais vilnis virzās īsāku attālumu, radot samazināšanos viļņa garums. Jebkurā situācijā Doplera efekta aprēķini ļauj precīzi noteikt radara novēroto transportlīdzekļa ātrumu. Papildus tam Otrā pasaules kara laikā izstrādātais tuvuma mehānisms ir balstīts uz Doplera radaru.
Tas tiek darīts, lai sprāgstvielas uzspridzinātu īstajā laikā, pamatojoties uz to augstumu virs zemes vai attālumu no mērķa. Saskaņā ar Doplera maiņu tiek ietekmēts vilnis, kas krīt uz mērķi. Tādā veidā vilnis atspoguļojās atpakaļ uz radaru, frekvences izmaiņas, ko novēroja a kustīgs radars Attiecībā uz mērķi, kas arī kustas, tas ir tā relatīvā ātruma funkcija un ir divreiz lielāks par ātrumu, kas tiktu reģistrēts tieši starp emitētāju un uztvērēju.
reversais Doplera efekts
Arī mūsdienās un kopš 1968. gada zinātnieki ir pētījuši varbūtību, ka pastāv a reversais Doplera efekts. Viens no šajā pētījumā iekļautajiem zinātniekiem bija krievu un ukraiņu fiziķis Viktors Veselago. Eksperimentu, par kuru tika apgalvots, ka tika atklāts šis efekts, 2003. gadā Bristolē, Apvienotajā Karalistē, veica Naidžels Sedons un Trevors Bērparks.
Šajā sakarā dažādu universitāšu zinātnieki norādīja, ka šo efektu var novērot arī optiskajās frekvencēs. Starp šajā pētījumā izceltajām universitātēm bija Svinbernas Tehnoloģiju universitāte un Šanhajas Zinātnes un tehnoloģiju universitāte. Tādi atklājumi ir iespējami, pateicoties a paaudzei fotoniskais kristāls.
Tieši uz šī stikla viņi projicēja a lāzera stars. Tas bija tas, kas lika kristālam uzvesties kā superprizmai, tādā veidā varēja novērot reverso Doplera efektu.
Dažos gadījumos likumu var sajaukt ar teoriju, taču patiesība ir tāda, ka teorijas ir organizētu ideju grupa, kas izskaidro iespējama parādība. Tie ir izsecināti no novērojumiem, pieredzes vai loģiskā spriešanas. Tomēr tas izskaidro iespējas, nevis faktus vai uzvedību.
Visuma likumi ir vairāk, nekā mēs domājam, patiesībā tie ir daži, kas ir ietekmējuši zinātnes vēstures gaitu. Vispirms jāsaprot, ka Visuma likumi, atšķirībā no juridiskajiem vai cilvēku uzspiestajiem, ir uzvedība, uz kuras universālā uzvedība. Tas ir, tās ir normas, kas izskaidro universālā veseluma kustības.