In het universele leven, niet alleen dat van mensen, wordt het universum geregeerd door bepaalde gedragingen die zijn geweldige werking verklaren, vandaar de Wetten van het heelal. Op deze manier wordt ook onze omgeving op orde gehouden, aangezien het voor de mens altijd nodig is om enkele wetten of normen uit te werken die de houding verklaren van wat er gebeurt rond of wat er moet gebeuren, in de juridische zaak.
Aan de andere kant, in de astronomie de geschapen wetten zijn geen schepping van de mens geweest. Dergelijke wetten zijn constanten die de goede werking of het gedrag van ons universum verklaren. In feite is het op basis van de wetten van het heelal mogelijk om onderzoek te doen naar het geheel in de ruimte. Dit omvat onder meer de beweging van sterren, planeten, meteorieten, kometen.
Naast deze zijn er ook Universum verschijnselen. Wat dit aspect betreft, heeft de mens tot nu toe de ware aard ervan niet kunnen begrijpen. De reden hiervoor is dat ze deel uitmaken van een mysterie, maar het is mogelijk dat deze anomalieën handelen op basis van hun eigen wetten, die beweging in de ruimte geven. Een voorbeeld hiervan is het geval van donkere energie. Het is nog niet precies bekend wat het werkelijk is of de reden voor zijn versnelde gedrag.
De naam van de donkere energie, ontstaat juist omdat de energie niet kan worden gevisualiseerd en volgens de duisternis van dit fenomeen is dat het gedrag ervan bekend is, wat resulteert in een expansieve beweging op universeel niveau. Om deze reden is het nodig om enkele universele wetten uit te leggen die door grote geleerden zijn ontdekt.
Kepler's wetten
Zoals is vermeld, heeft geen mens ze opgelegd, maar hebben ze ontdekt dat het universum wordt geregeerd door enkele wetten om in al zijn pracht te kunnen handelen. Zo hebben wetenschappers door middel van studies de wetten ontdekt waarop het heelal tijdens zijn werking is gebaseerd. Dus informatie verstrekken die de mens helpt om alles te weten de kosmos of dat dient als samenwerking voor verdere studies.
Een van deze grote geleerden en medewerkers in de wetenschap was de beroemde wetenschapper van de astronomie, Johannes Kepler. Kepler bestudeerde de sterren in de universele ruimte op zo'n manier dat hij creëerde wat we nu de wetten van Kepler noemen. Het zijn niet één, maar drie wetten die handelen over wat verwijst naar de beweging van de planeten van het zonnestelsel. Deze wetten zijn opgesteld aan het begin van de XNUMXe eeuw. Vandaag de dag blijven ze echter geldig en fungeren ze als basis voor eerdere studies over het gedrag van het heelal.
Kepler baseerde zijn wetten op planetaire gegevens om de bewegingen te begrijpen. Deze gegevens zijn ook verzameld door de Deense astronoom Tycho Brahewiens assistent hij was. Om deze reden blijven de gegevens in wetenschappelijk onderzoek. De voorstellen die uit deze onderzoeken naar voren kwamen, braken met de eeuwenoude bewering dat de planeten in cirkelvormige banen bewogen. Dit zijn de drie wetten uitgewerkt door Kepler:
De eerste wet van Kepler
In deze wet legde Kepler uit dat de banen in Planeten draaien om de zon. Hij voegt er echter aan toe dat het, in plaats van cirkelvormig te zijn, banen zijn die elliptisch zijn en waarin de zon een van de brandpunten van de ellips inneemt. Dat wil zeggen, het middelpunt van deze wet is gebaseerd op de verklaring dat de banen rond de zon elliptisch zijn.
Later deed Tycho Brahe observaties waarin Kepler de beslissing nam om te bepalen of: banen van de planeten kan worden beschreven met een curve. Met vallen en opstaan slaagde hij er echter in te ontdekken dat een ellips de baan van een planeet om de zon nauwkeurig kan beschrijven.Elipsen worden in principe bepaald door de lengte van de twee assen die ze bezitten.
Wat betreft de maat, in vergelijking met een cirkel kan worden gezegd dat deze dezelfde diameter heeft naar boven en naar beneden, als deze in de breedte wordt gemeten. Maar aan de andere kant heeft een ellips diameters van verschillende lengtes, het moet altijd zo zijn omdat het geen vorm heeft waarin alle zijden dezelfde maat hebben, zoals bij de cirkel. In feite wordt de langste as de hoofdas genoemd en de kortste de secundaire as.
Al deze uitleg komt aan het licht omdat volgens die afstand bekend is dat: de planeten bewegen in ellipsen, hoewel de banen in werkelijkheid bijna cirkelvormig zijn. Naast planeten zijn kometen ook een goed voorbeeld van objecten in ons zonnestelsel die zeer elliptische banen kunnen hebben.
Toen Kepler erin slaagde vast te stellen dat de planeten in de vorm van ellipsen om de zon bewegen, ontdekte hij nog een ander interessant feit. Kepler bewees het feit dat de snelheden van planeten variëren, zoals: om de zon heen cirkelen.
Tweede wet van Kepler
Deze wet geeft continuïteit aan de vorige ontdekking. Dit houdt in dat Kepler hier uitlegt over de snelheid van de planeten. Bovendien stelt hij op dit specifieke punt dat de gebieden die worden bestreken door het segment dat de zon met de planeet verbindt, ook evenredig zijn met de tijden die worden gebruikt om ze te beschrijven. Op deze manier wordt de snelheid van de planeten gemeten, met als gevolg dat hoe dichter de planeet bij de zon staat, hoe sneller deze beweegt.
Deze tweede wet werd door Kepler met vallen en opstaan ontdekt. Deze verkenning werd geboren toen Kepler merkte dat: de lijn die de planeten en de zon verbindtbestrijkt hetzelfde gebied in dezelfde periode. Hierna ontdekte Kepler dat wanneer de planeten dicht bij de zon in hun baan zijn, ze sneller bewegen dan wanneer ze verder weg zijn. Dit werk bracht Kepler ertoe een belangrijke ontdekking te doen over de afstanden van planeten.
De derde wet van Kepler
Al in deze derde wet verklaart niet alleen de snelheid. In dit aspect wordt vooral uitgelegd over: afstand. Het gedrag van de planeten, volgens hun afstand. Om deze reden benadrukt Kepler in deze derde wet dat de kwadraten van de siderische omwentelingsperioden van de planeten die om de zon draaien evenredig zijn met de kubussen van de halve hoofdassen van hun elliptische banen.
Volgens deze wet is het mogelijk om af te leiden dat de planeten die het verst van de zon verwijderd zijn, de planeten zijn die met een lagere snelheid draaien dan de dichtstbijzijnde. Op deze manier volgt dat de periode van revolutie, hangt af van de afstand tot de zon. Het resultaat hiervan werd verkregen door de volgende wiskundige formule: P2 = a3. Deze formule legt uit dat de planeten ver van de zon degenen zijn die er het langst over doen om er omheen te gaan, in tegenstelling tot planeten die dicht bij de zon staan.
De wetten van Isaac Newton
Uit de bestaande wetten op wetenschappelijk niveau kunnen de astronoom, natuurkundige en Isaac Newton wiskundige, speelde een transcendentale rol in zijn werk. Wat Newton deed, was het baanpad van de maan impliceren en van elk van de kunstmatige satellieten die in de ruimte zijn gelanceerd voor wetenschappelijk onderzoek.
Een van de wetten die het gedrag van het heelal en de lichamen die zich daarin bevinden verklaren, is de bekende wet van de zwaartekracht of wet van de zwaartekracht. Deze wet werd in 1684 geformuleerd door Isaac Newton. Volgens wat Newton bestudeerde, is de aantrekkingskracht van de zwaartekracht tussen twee lichamen direct gelijk aan wat het product van hun massa's is. Het is echter omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand ertussen.
Deze wet die wordt genoemd wet van universele zwaartekracht, het is een wet van de klassieke natuurkunde. Je zou kunnen zeggen dat het ook fundamenteel is in de wetenschap, omdat het de zwaartekrachtsinteractie tussen verschillende lichamen met massa beschrijft. Degene die deze wet formuleerde was Isaac Newton en publiceerde deze via zijn boek genaamd Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, uit het jaar 1687. In dit boek wordt voor het eerst een kwantitatieve relatie gelegd van de kracht waarmee twee objecten met massa worden aangetrokken.
Wat deze verklaring aantoont, is dat de relatie empirisch wordt afgeleid door observatie. Op deze manier concludeerde Newton dat de kracht waarmee twee lichamen met ongelijke massa trekken elkaar aan, hangt alleen af van de waarde van hun massa's en het kwadraat van de afstand die ze scheidt.
Tweede wet van Newton
Newton wist ook het gedrag tussen grote afstanden van scheiding tussen lichamen. In die zin werd waargenomen dat de kracht van deze massa's op een zeer benaderende manier werkt. Dit is alsof alle massa van elk van de lichamen exclusief geconcentreerd is in de zwaartekrachtmedulla. Het betekent dat het is alsof deze objecten slechts een punt zijn. Dit maakt het mogelijk om de complexiteit van de interacties tussen complexe lichamen aanzienlijk te verminderen.
La De tweede wet van Newton, verklaart de versnelling door de zwaartekracht. Hiermee wordt het effect van de aardse aantrekkingskracht verklaard. Dit geeft aan dat de versnelling die door een lichaam wordt ondersteund evenredig is met de kracht die erop wordt uitgeoefend, het wordt verkregen dat de versnelling die een lichaam ondervindt als gevolg van de zwaartekracht die door een ander wordt uitgeoefend. Het betekent dat genoemde versnelling onafhankelijk is van de massa die het object presenteert, het hangt uitsluitend af van de massa van het lichaam dat de kracht uitoefent en zijn afstand.
Natuurlijk komt het overeen met beide massa's die gerelateerd zijn door a evenredigheidsconstante. Wat inhoudt dat precies de massa van genoemd object kan worden geïntroduceerd in de wet van universele zwaartekracht, in zijn eenvoudigste vorm en alleen voor de eenvoud. Om deze reden is het noodzakelijk dat deze studie twee lichamen van verschillende massa heeft gehad.
Een voorbeeld tussen twee massa's met verschillende massa's is de maan en een kunstmatige satelliet. Dit geldt natuurlijk alleen zolang de satelliet een massa heeft van enkele kilo's. In dit geval bevinden ze zich op dezelfde afstand van de aarde, de versnelling die dit op beide oplevert is precies hetzelfde. Omdat deze versnelling dezelfde richting heeft als die van de kracht, dat wil zeggen in de richting die beide lichamen verbindt.
Hoe werkt deze wet?
Wat produceert de? zwaartekracht versnelling effect is dat als er geen andere externe kracht op beide lichamen wordt uitgeoefend, ze in banen met elkaar zullen bewegen. Volgens dit gedrag is de planetaire beweging perfect beschreven. Of specifiek het systeem tussen de aarde en de maan.
Deze wet wordt ook behandeld vrij vallende lichamen, het ene lichaam naderen naar het andere, zoals gebeurt met elk object dat we in de lucht loslaten en dat onvermijdelijk naar de grond valt, in de richting van het middelpunt van de aarde. Dankzij deze wet kan de versnelling van de zwaartekracht worden bepaald, waardoor elk lichaam op een bepaalde afstand wordt geproduceerd. Een voorbeeld hiervan is de afleiding dat de versnelling door de zwaartekracht die we op het aardoppervlak aantreffen, te wijten is aan de massa van de aarde.
Het betekent dat de versnelling die een vallend object ondervindt, praktisch hetzelfde is in de ruimte, op de afstand waar het object zich bevindt. Internationaal ruimtestation. Wat inhoudt dat het 95% is van de zwaartekracht die we aan de oppervlakte hebben, slechts een verschil van 5%. Het is belangrijk om te onthouden dat het feit dat astronauten de zwaartekracht niet voelen, niet komt omdat de zwaartekracht daar nul is. Het is eerder vanwege zijn staat van gewichtloosheid of voortdurende vrije val.
Bovendien, de zwaartekracht uitgeoefend door een persoon op een ander, op een meter afstand, voor een persoon die ongeveer 100 kg weegt, is een feit waarvoor we de zwaartekracht niet voelen die wordt uitgeoefend door kleine massieve lichamen zoals wij.
Beperkingen van de wetten van Newton
De waarheid is dat de wet van universele zwaartekracht dichtbij genoeg is om het gedrag van een planeet rond de zon te beschrijven en zelfs dezelfde beweging verklaart van een kunstmatige satelliet die relatief dicht bij de aarde staat. In de negentiende eeuw was het mogelijk om enkele kleine problemen dat was niet op te lossen.
Deze nadelen waren vergelijkbaar met die van de banen van Uranus, die konden worden opgelost na de ontdekking van Neptunus. In het bijzonder was de baan van de planeet Mercurius, die in plaats van een gesloten ellips te zijn, zoals voorspeld door de theorie van Newton. Het is een ellips die in elke baan draait, op deze manier beweegt het dichtstbijzijnde punt bij de zon, het perihelium genaamd, een beetje. Precies 43 boogseconden per eeuw, in een beweging die precessie wordt genoemd.
Op dit punt, zoals in het geval van Uranus, werd ook het bestaan gepostuleerd van een planeet die meer binnen de zon ligt.Deze planeet heette Vulcanus, die ook niet zou zijn waargenomen omdat hij zo dicht bij de zon was en verborgen werd door zijn glans. Maar de waarheid is dat deze planeet niet bestaat. In ieder geval het bestaan ervan was onhaalbaar. Dit houdt in dat dit probleem niet kon worden opgelost tot de komst van de algemene relativiteitstheorie van Einstein.
Afgezien van dit ongemak, is momenteel het bedrag van waarnemingsafwijkingen Er zijn verschillende bestaande die niet verklaard kunnen worden onder de Newtoniaanse theorie: Een daarvan is de reeds genoemde baan van de planeet Mercurius, die geen gesloten ellips is zoals voorspeld door de theorie van Newton. In zo'n geval zou het geen wet zijn, maar een mislukte theorie, omdat het een quasi-ellips is die seculier roteert. Dit levert het periheliumvooruitgangsprobleem op dat eerst alleen werd uitgelegd met de formulering van de algemene relativiteitstheorie.
Doppler effect
Het is noodzakelijk om, naast de bovengenoemde wetten, te weten wat de Doppler effect, omdat het gaat om een variatie van de golflengte van licht. Het effect is genoemd naar de Oostenrijkse natuurkundige Christian Andreas Doppler. Daarin legt hij uit wat de schijnbare frequentieverandering is van een golf die wordt geproduceerd door de relatieve beweging van de bron ten opzichte van zijn waarnemer. Wat dit effect bovendien verklaart, is de elektromagnetische straling en het geluid van de lichamen, afhankelijk van hun beweging.
Een voorbeeld van het Doppler-effect is het geluid van een automotor van dichtbij. Omdat het ver weg is, is het minder luid te horen dan dichtbij. Op dezelfde manier gebeurt het vanaf het moment dat een ster of een hele melkweg weggaat en het gebeurt omdat het spectrum naar het blauw verschoven is, maar wanneer het weg beweegt, wordt het naar het rood verschoven. Zelfs vandaag de dag zijn de sterrenstelsels in het vizier roodverschoven, wat betekent dat ze gaan weg van de aarde.
Voorbeelden van het Doppler-effect komen dagelijks voor waarbij de snelheid waarmee het object dat de golven uitzendt vergelijkbaar is met de voortplantingssnelheid: van die golven. Als voorbeeld nemen we de snelheid van een ambulance (50 km/u), hoewel die misschien onbeduidend lijkt in vergelijking met de geluidssnelheid op zeeniveau (ongeveer 1235 km/u).
Het gaat echter om ongeveer 4% van de Snelheid van geluid, is deze fractie groot genoeg om een duidelijke evaluatie van de verandering in het geluid van de sirene van een hogere toon naar een lagere toon te veroorzaken, net als het voertuig de waarnemer passeert.
zichtbare spectrum
El zichtbaar spectrum van elektromagnetische straling, legt uit dat als het object weg beweegt, het licht naar langere golflengten beweegt. Dit levert een roodverschuiving op. Als het object dichterbij komt, heeft het licht een kortere golflengte en is het dus blauw verschoven. De afwijking die het produceert naar rood of blauw is onbeduidend, zelfs voor hoge snelheden, zoals de snelheden tussen sterren of tussen sterrenstelsels.
Aan de andere kant, wat betreft de zichtbaarheid voor het menselijk oog, het kan het spectrum niet vastleggen, het kan het alleen indirect meten met behulp van precisie-instrumenten zoals spectrometers. Als het emitterende object met significante fracties van de lichtsnelheid zou bewegen, zou de variatie in golflengte direct merkbaar kunnen zijn. Het Doppler-effect is zeer nuttig in de astronomie en komt tot uiting in de zogenaamde roodverschuiving of blauwverschuiving.
Dit effect wordt door astronomen gebruikt om de snelheid te meten waarmee sterren en sterrenstelsels naar of van de aarde af bewegen. Dit gaat over de radiale snelheden van het Doppler-effect. Het gaat over een fysiek fenomeen die voornamelijk wordt gebruikt om dubbelsterren te detecteren, om de rotatiesnelheid van sterren en sterrenstelsels te meten. Hoewel het ook wordt gebruikt om exoplaneten dicht bij de aarde te detecteren of satellieten die de ruimte in worden gelanceerd.
Het belangrijkste om op te merken is dat de roodverschuiving ook wordt gebruikt om de uitbreiding van de ruimte te meten. In dit geval is het niet echt een Doppler-effect licht in de astronomie het hangt af van de wetenschap dat de spectra van de sterren niet homogeen zijn. Volgens studies worden goed gedefinieerde absorptielijnen van frequenties tentoongesteld die in overeenstemming zijn met de energieën die nodig zijn om de elektronen van verschillende elementen van het ene niveau naar het andere te exciteren.
absorptielijnen
Het Doppler-effect wordt herkend als het feit dat de bekende patronen van absorptielijnen niet altijd lijken overeen te komen met de frequenties die worden verkregen uit het spectrum van een stationair lichtprincipe. Dit gebeurt omdat blauw licht een hogere frequentie heeft dan rood licht, de spectraallijnen van een naderende astronomische lichtbron blauwverschoven zijn en die van een terugwijkende blauwverschoven. rode verschuiving.
Doppler-radar
Wat al het bovenstaande verklaart, is dat sommige soorten radar gebruikt het Doppler-effect. Ze doen dit met de bedoeling de snelheid van gedetecteerde objecten te meten. Een groep radars wordt afgevuurd op een bewegend doel. Een voorbeeld kan worden genoemd van een auto, zoals het gebruik van radar door de politie om de snelheid van voertuigen te detecteren.
Volgens dit, als u dichter bij of verder weg van de radarbron komt, kunt u: bepaal de snelheid van het object. Elke volgende golf die de radar heeft, moet verder reizen om de auto te bereiken, voordat hij wordt weerkaatst en opnieuw wordt gedetecteerd in de buurt van de bron. Analoog wordt het geassimileerd met elke golf omdat het verder moet gaan. De afstand tussen elke golf neemt toe en dit is wat een toename van de golflengte veroorzaakt.
In sommige gevallen wordt deze radarstraal gebruikt terwijl de auto in beweging is en als deze dichter bij het waargenomen voertuig komt, legt elke volgende golf een kortere afstand af, waardoor de golflengte. In elke situatie maken de berekeningen van het Doppler-effect het mogelijk om de snelheid van het voertuig dat door de radar wordt waargenomen nauwkeurig te bepalen. Daarnaast is het naderingsmechanisme, ontwikkeld tijdens de Tweede Wereldoorlog, gebaseerd op Doppler-radar.
Dit om explosieven op het juiste moment te laten ontploffen op basis van hun hoogte boven de grond, of hun afstand tot het doel. Volgens de Doppler-verschuiving wordt de golfinval op het doelwit beïnvloed. Op deze manier wordt de golf teruggekaatst naar de radar, de verandering in frequentie waargenomen door a bewegende radar Met betrekking tot een doel dat ook beweegt, is het een functie van zijn relatieve snelheid en het dubbele van wat direct tussen de zender en de ontvanger zou worden geregistreerd.
omgekeerd Doppler-effect
Zelfs vandaag en sinds 1968 hebben wetenschappers de kans bestudeerd dat er een omgekeerd Doppler-effect. Een van de wetenschappers in dit onderzoek was de Russisch-Oekraïense natuurkundige Victor Veselago. Het experiment dat beweerde dit effect te hebben ontdekt, werd uitgevoerd door Nigel Seddon en Trevor Bearpark in 2003 in Bristol, VK.
In dit verband stelden wetenschappers van verschillende universiteiten dat dit effect ook kan worden waargenomen bij optische frequenties. Onder de universiteiten die in dit onderzoek naar voren kwamen, waren de Swinburne University of Technology en de University of Shanghai for Science and Technology. Omdat dergelijke ontdekkingen mogelijk zijn, dankzij de generatie van een fotonisch kristal.
Op dat glas projecteerden ze een laserstraal. Hierdoor gedroeg het kristal zich als een superprisma, op deze manier kon het omgekeerde Doppler-effect worden waargenomen.
In sommige gevallen kan een wet worden verward met een theorie, maar de waarheid is dat theorieën een groep georganiseerde ideeën zijn die een mogelijk fenomeen. Deze worden afgeleid uit observatie, ervaring of logisch redeneren. Het verklaart echter mogelijkheden en geen feiten of verklaart gedrag.
De wetten van het heelal zijn meer dan we denken, in feite zijn dit enkele die de loop van de geschiedenis van de wetenschap hebben beïnvloed. Het eerste dat u moet begrijpen, is dat de wetten van het universum, in tegenstelling tot de wettelijke of door de mens opgelegde wetten, het gedrag zijn waardoor de gedrag van het universele. Dat wil zeggen, het zijn de normen die de bewegingen van het universele geheel verklaren.