Comme la science le sait, la Lune est un satellite naturel de la Terre, un corps céleste sphérique, froid, mais non refroidi (on pense que la Lune était initialement froide). La Lune est située à 384 000 kilomètres de la Terre, son rayon est de 1 738 kilomètres. Il n’y a pas d’eau sur la Lune, pas d’atmosphère et tout poids y est six fois plus léger que sur Terre.
Il n'y a pas d'eau sur la lune. Mais son lien avec l’eau est le plus direct.
La majeure partie de la surface de la Terre est recouverte de mers et d'océans. Il y a beaucoup d'eau sur notre planète. S’il n’en était pas ainsi, la vie n’apparaîtrait guère ici. Tout être vivant a besoin grand nombre liquides. Le corps humain est composé à plus de soixante pour cent d’eau. Cela inclut l’eau, qui est contenue dans chaque cellule du corps, ainsi que le sang et d’autres liquides.
Le flux et le reflux des mers et des océans de la Terre sont associés à la Lune. La Lune attire avec une force énorme la surface de l’eau de la partie de la Terre sur laquelle elle se trouve. Imaginez : un énorme raz-de-marée « court » constamment après la Lune à travers la surface de la Terre lorsque la Lune fait une révolution complète autour de la Terre.
Cela se produit pour une raison tout à fait naturelle - selon la loi de la gravitation universelle, qui opère dans tout l'Univers. Tous les corps célestes, y compris le Soleil, la Lune et la Terre, ont une force d'attraction - certains plus grands, d'autres moins, selon leur taille. C'est grâce à cette force que nous nous tenons tous fermement sur terre : les forces de gravité, les forces de gravité, nous attirent. Grâce à la force de gravité solaire, la Terre tourne autour du Soleil et ne s'en éloigne pas. Et la gravité terrestre maintient la Lune sur une orbite terrestre basse.
La Lune est beaucoup plus petite que la Terre et, par conséquent, bien sûr, elle n'est pas capable d'attirer la Terre vers elle. Mais il peut attirer les masses d’eau terrestres. Et pas seulement eux : les scientifiques ont découvert que la Lune, par la force de gravité, déforme même la coque dure de la Terre, l'étirant d'environ 50 centimètres ! La Terre semble respirer tout le temps, inspirant et expirant dans ses différentes parties suivant la gravité de la Lune qui se déplace autour d'elle.
Mais la déformation de la surface solide de la Terre nous est moins perceptible que le flux et le reflux des marées. Ce phénomène a été observé par tous ceux qui se trouvaient à proximité de la mer. En arrivant à la plage le matin, vous constatez que l'eau s'est retirée, exposant les pierres côtières, laissant des algues et des méduses sur les galets mouillés. Et après quelques jours, il s’avère que la bande de plage sur laquelle vous étiez idéalement situé hier pour vous détendre a aujourd’hui disparu sous l’eau.
Les marées les plus fortes se produisent pendant la nouvelle lune. Pourquoi? Parce que lors d’une nouvelle lune, le Soleil et la Lune sont du même côté par rapport à la Terre. Par conséquent, lors d'une nouvelle lune, la Lune n'est pas visible dans le ciel : le Soleil éclaire à ce moment sa face cachée. À ce moment, l’attraction du Soleil s’ajoute à l’attraction de la Lune et les deux luminaires tirent la Terre dans une direction. Les masses d’eau souterraine se précipitent dans cette direction. La marée commence, tandis que de l’autre côté de la Terre, il y a un reflux.
Pendant une pleine lune, le Soleil et la Lune se trouvent sur des côtés opposés de la Terre ; La Terre se trouve entre le Soleil et la Lune, et les deux luminaires sont dans des directions opposées par rapport à elle. Ensuite les masses d'eau se précipitent en partie vers le Soleil, et en partie vers la Lune, des marées sont observées aux deux endroits, mais moins qu'à la nouvelle lune.
Pendant les autres phases de la Lune - lorsque la Lune et le Soleil ne sont pas du même côté de la Terre, ni dans des directions opposées, mais occupent des positions intermédiaires - le flux et le reflux des marées sont pratiquement imperceptibles, puisque le Soleil et la Lune neutralisent l'attraction de chacun et la coquille d'eau est répartie uniformément sur toute la surface de la Terre.
Comme il y a beaucoup d’eau sur Terre, le climat de la Terre dépend de l’état de l’eau. Les océans et les mers sont la cuisine où le climat terrestre est « cuit ». Et bien entendu, tout changement dans l’état des mers et des océans affecte immédiatement la météo. Les changements météorologiques sont directement liés au flux et au reflux des marées. Le comportement de l'atmosphère, la formation de cyclones et d'anticyclones, et donc l'humidité de l'air, la direction et la vitesse du vent, ainsi que d'autres facteurs, en dépendent. Et notre bien-être et de nombreux processus dans le corps dépendent de la météo : changements de la pression artérielle, vitesse du flux sanguin, activité des différents organes - on ne peut pas tout énumérer. Sans parler de l'humeur et de l'état des nerfs, du psychisme, de l'âme - la météo affecte directement tout cela. Un temps ensoleillé et clair nous excite et nous tonifie, un temps calme et nuageux nous calme, les nuages bas nous dépriment et des vents forts avec de l'humidité et du froid peuvent conduire à la dépression.
Nous dépendons de la météo, la météo trouve son origine dans les océans et l’état des océans est associé à la Lune. Il s’avère que notre condition dépend en fin de compte de la Lune.
Mais ce n'est qu'un exemple de l'influence peu forte et très indirecte de la Lune sur nous - à travers le flux et le reflux des mers et des océans. En outre, la Lune nous influence de bien d’autres manières – absolument directes et de manière très diversifiée.
Comme nous le savons déjà, le corps humain est constitué à plus de soixante pour cent d’eau. Mais si la Lune attire l’eau terrestre, alors l’eau qui compose notre corps ne fait pas exception.
À la nouvelle lune, lors des marées les plus fortes, l’eau à l’intérieur du corps, ainsi que l’eau des mers et des océans, se précipitent vers la Lune. À ce moment-là, il semble que nous soyons devenus plus légers, que nous ne marchons pas, mais comme si nous volions au-dessus du sol, et que nous avions même envie de sauter, nos jambes décollent d'elles-mêmes. À ce stade, vous devez faire attention à ne pas perdre l’équilibre et votre équilibre au sens physique et mental. Il est difficile d'être actif, de faire vos activités terrestres habituelles - après tout, le corps semble soulevé du sol, il est tiré vers le haut.
Après la nouvelle lune, la gravité de la Lune s’affaiblit et nous descendons tranquillement du ciel vers la terre. La gravité de la Terre nous affecte à nouveau avec sa force habituelle. Nous retrouvons notre perception normale de notre propre poids. Vous pouvez reprendre progressivement votre activité normale et vos activités quotidiennes, c'est désormais plus facile.
À mesure que le croissant lunaire grandit et que la pleine lune approche, le Soleil et la Lune s’éloignent davantage. Ils commencent à attirer tous les liquides terrestres provenant de différentes directions. Et notre corps commence à éclater, pour ainsi dire, les liquides sont tirés dans différentes directions, le processus d'expansion est en cours. Imaginez : vous venez d'être tiré vers le haut, puis vers le bas, et maintenant soudainement sur les côtés. C’est un stress important pour l’organisme : il lui faut juste avoir le temps de se reconstruire.
Pendant la pleine lune, le Soleil et la Lune nous affectent dans des directions opposées. Par conséquent, tous les fluides du corps humain sont attirés plus près de la surface du corps. Le corps se dilate autant que possible de l'intérieur, une sorte de vide se forme à l'intérieur, mais l'énergie jaillit de l'extérieur - elle jaillit littéralement avec un flux puissant.
Mais ensuite, la Lune commence à décliner et l’organisme auparavant en expansion commence à se contracter. Tous les liquides de la surface se précipitent vers l'intérieur, l'énergie circule également vers l'intérieur. Une telle restructuration est encore une fois stressante. Mais à mesure que les fluides se précipitent vers l'intérieur, une personne se sent plus forte et plus active : après tout, l'énergie est désormais concentrée à l'intérieur et elle est prête à agir, à utiliser cette énergie pour atteindre différents objectifs dans sa vie.
Après une compression maximale de l'énergie à l'intérieur du corps, de nouveaux changements se produisent - la nouvelle lune revient et les fluides se précipitent à nouveau vers la tête.
Comme on le voit, le corps n'est pas figé dans l'immobilité : quelque chose en lui change, se transforme constamment, passe d'un état à un autre ; De plus, les changements se produisent de manière synchrone avec la Lune, et donc avec l'Univers tout entier. Si nous connaissons et prenons en compte les changements qui s’opèrent en nous, alors la santé, l’harmonie intérieure et le bien-être viendront. Si nous vivons à l’unisson avec l’Univers, alors l’Univers, avec tous ses immenses pouvoirs, nous aide et nous soutient.
La Lune décroissante ou croissante n’est pas seulement la cause des marées terrestres ; le bien-être d’une personne en dépend, ce qui peut être pris en compte à l’avance en consultant le calendrier lunaire.
Comment exactement prendre en compte les rythmes lunaires sera discuté plus d'une fois dans ce livre. En attendant, comprenons pleinement les mécanismes de notre relation avec la Lune.
Tout ce dont nous avons parlé concerne l’impact physique de la Lune. Mais il y a un autre impact : énergétique.
Questions pour l'auto-test 1. Formulez la troisième loi de Newton. 2. Est-il possible de trouver la résultante des forces d'action et de réaction ? 3. Que peut-on dire de la nature des forces d'action et de réaction ? 4. Dans quels systèmes de référence la troisième loi de Newton s’applique-t-elle ? 5. Formulez le principe de relativité de Galilée. Tâche 13 1. Expliquer comment une personne se déplace au sol. Dessinez une personne qui marche et représentez toutes les forces qui agissent sur elle pendant qu'elle marche. 2. Deux garçons se tiennent sur des patins sur la glace et tirent sur la corde en la tenant par les extrémités (Fig. 50, i). Faites un dessin et représentez les forces agissant sur les garçons et sur la corde, qui sont égales selon la troisième loi de Newton. Supposons que la corde soit coupée au milieu et reliée à un dynamomètre (Fig. 50, b). Que montrera le dynamomètre si la force avec laquelle l'un des garçons tire la corde est de 40 N ? UN)
Riz. 50 3. Vous savez que la Terre et la Lune sont attirées l'une par l'autre. Comparez la force exercée par la Terre sur la Lune avec la force exercée par la Lune sur la Terre. f 15. Mouvement des satellites artificiels de la Terre 1. Vous savez déjà que les forces avec lesquelles tous les corps sont attirés les uns vers les autres sont appelées forces de gravité universelle ou forces gravitationnelles.
La loi de la gravitation universelle a été établie par Newton, et il
déclare que
La force de gravité universelle est directement proportionnelle au produit des masses des corps en interaction et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.
où m1 et m sont les masses des corps, r est la distance qui les sépare, C est la constante gravitationnelle.
La constante gravitationnelle est numériquement égale à la force d'attraction de deux corps pesant 1 kg chacun, situés à une distance de 1 m l'un de l'autre.
La valeur de la constante gravitationnelle a été établie expérimentalement ; elle est égale à C = 6,67° 10 s N° mz," kgz.
La loi de la gravitation universelle est valable pour les corps qui peuvent être considérés comme des points matériels. La loi s'applique également aux corps sphériques. Dans ce cas, la distance entre les corps est la distance entre les centres des boules.
2. Tous les corps sont attirés par la Terre. La force avec laquelle la Terre attire les corps vers elle est appelée gravité :
La gravité peut également être calculée sur la base de la loi de la gravitation universelle :
où LHz est la masse de la Terre, m est la masse du corps, zzz est le rayon de la Terre. En égalisant les membres droits des égalités écrites, on obtient :
tu=С", ilid=сз -,.
La formule obtenue permet de calculer l'accélération de la chute libre d'un corps situé à la surface de la Terre. Il en résulte que l'accélération de la gravité dépend de la distance du corps au centre de la Terre et de sa masse.
En bref, son histoire est la suivante. Même les anciens, observant le mouvement des planètes dans le ciel, se sont rendu compte que toutes, avec la Terre, « marchent » autour du Soleil. Plus tard, lorsque les gens ont oublié ce qu’ils savaient auparavant, Copernic a fait à nouveau cette découverte. Et puis une nouvelle question s'est posée : comment exactement les planètes tournent-elles autour du Soleil, quel est leur mouvement ? Se déplacent-ils en cercle avec le Soleil au centre, ou se déplacent-ils le long d'une autre courbe ? À quelle vitesse se déplacent-ils ? Et ainsi de suite.
Cela ne s'est pas avéré si tôt. Après Copernic, les temps troubles sont revenus et de grands débats ont éclaté sur la question de savoir si les planètes accompagnent la Terre autour du Soleil ou si la Terre est au centre de l'Univers. Puis un homme nommé Tycho Brahe (Tycho Brahe (1546-1601) - astronome danois) J'ai compris comment répondre à cette question. Il décida qu'il devait surveiller très attentivement l'endroit où les planètes apparaissaient dans le ciel, l'enregistrer avec précision, puis choisir entre deux théories hostiles. Ce fut le début de la science moderne, la clé d'une compréhension correcte de la nature - observer un objet, noter tous les détails et espérer que les informations ainsi obtenues serviront de base à l'une ou l'autre interprétation théorique. C'est ainsi que Tycho Brahe, un homme riche qui possédait une île près de Copenhague, équipa son île de grands cercles de bronze et de postes d'observation spéciaux et enregistra nuit après nuit la position des planètes. Ce n’est qu’au prix d’un travail acharné que nous obtenons une quelconque découverte.
Une fois toutes ces données collectées, elles tombèrent entre les mains de Kepler. (Johanns Kepler (1571-1630) - astronome et mathématicien allemand, fut l'assistant de Brahe), qui a tenté de comprendre comment les planètes se déplacent autour du Soleil. Il a cherché une solution par essais et erreurs. Un jour, il lui sembla qu'il avait déjà reçu la réponse : il décida que les planètes se déplaçaient en cercle, mais que le Soleil ne se trouvait pas au centre. Ensuite, Kepler a remarqué que l'une des planètes, semble-t-il Mars, s'écarte de la position souhaitée de 8 minutes d'arc, et s'est rendu compte que la réponse qu'il avait reçue était incorrecte, puisque Tycho Brahe n'aurait pas pu commettre une si grosse erreur. S'appuyant sur l'exactitude de ses observations, il décida de réviser sa théorie et découvrit finalement trois faits.
Lois du mouvement planétaire autour du Soleil
Kepler a été le premier à établir que les planètes se déplacent autour du Soleil selon des ellipses et que le Soleil se trouve sur l'un des foyers. Une ellipse est une courbe que tous les artistes connaissent car il s'agit d'un cercle étendu. Les enfants le savent aussi : on leur a dit que si vous enfilez une ficelle dans un anneau, fixez ses extrémités et insérez un crayon dans l'anneau, cela décrira une ellipse.
Deux points A et B sont des foyers. L'orbite de la planète est une ellipse. Le soleil est à l'un des foyers. Une autre question se pose : comment la planète se déplace-t-elle le long d'une ellipse ? Va-t-il plus vite lorsqu'il est plus proche du Soleil ? Est-ce qu'il ralentit à mesure qu'il s'en éloigne ? Kepler a également répondu à cette question. Il a découvert que si vous prenez deux positions de la planète séparées l'une de l'autre par une certaine période de temps, disons trois semaines, alors prenez une autre partie de l'orbite et il y a aussi deux positions de la planète séparées par trois semaines, et tracez des lignes. (les scientifiques les appellent rayons vecteurs) du Soleil à la planète, alors la zone délimitée entre l’orbite de la planète et une paire de lignes séparées l’une de l’autre par trois semaines est la même partout, dans n’importe quelle partie de l’orbite. Et pour que ces surfaces soient égales, la planète doit se déplacer plus vite lorsqu’elle est plus proche du Soleil, et plus lentement lorsqu’elle en est éloignée.
Quelques années plus tard, Kepler a formulé la troisième règle, qui ne concernait pas le mouvement d'une planète autour du Soleil, mais reliait les mouvements de différentes planètes entre elles. Il a déclaré que le temps de révolution complète d’une planète autour du Soleil dépend de la taille de l’orbite et est proportionnel à la racine carrée du cube de cette taille. Et la taille de l’orbite est le diamètre qui coupe le point le plus large de l’ellipse.
Kepler a donc découvert trois lois qui peuvent être combinées en une seule, si l'on dit que l'orbite d'une planète est une ellipse - dans des périodes de temps égales, le rayon vecteur de la planète décrit des zones égales et le temps (période) de la révolution de la planète autour du Soleil est proportionnelle à la taille de l'orbite à la puissance trois secondes, c'est-à-dire la racine carrée du cube de la taille de l'orbite. Ces trois lois de Kepler décrivent complètement le mouvement des planètes autour du Soleil.
Pendant ce temps, Galilée découvrait le grand principe d'inertie. Puis ce fut au tour de Newton, qui décida qu'une planète en orbite autour du Soleil n'avait pas besoin de force pour avancer ; s’il n’y avait pas de force, la planète volerait tangentiellement. Mais en réalité, la planète ne vole pas en ligne droite. Elle ne finit toujours pas à l'endroit où elle se serait retrouvée si elle avait volé librement, mais plus près du Soleil. Autrement dit, sa vitesse, son mouvement est dévié vers le Soleil.
Il est devenu clair que la source de cette force (force gravitationnelle) se trouve quelque part près du Soleil.
Les gens regardaient Jupiter avec les satellites en orbite autour de lui à travers un télescope, et cela leur rappelait un petit système solaire. Il semblait que les satellites étaient attirés par Jupiter. La Lune tourne également autour de la Terre et y est attirée exactement de la même manière. Naturellement, l’idée est née que la gravité agit partout. Il ne restait plus qu'à généraliser ces observations et à dire que tous les corps s'attirent. Cela signifie que la Terre doit attirer la Lune de la même manière que le Soleil attire les planètes. Mais on sait que la Terre attire aussi les objets ordinaires : par exemple, vous êtes assis fermement sur une chaise, même si vous aimeriez peut-être voler dans les airs. La gravitation des objets vers la Terre était un phénomène bien connu. Newton a suggéré que la Lune était maintenue en orbite par les mêmes forces qui attirent les objets vers la Terre.
Pourquoi les marées se produisent-elles ?
Premièrement, les marées. Les marées sont provoquées par la Lune elle-même qui tire sur la Terre et ses océans. Ils le pensaient auparavant, mais voici ce qui s’est avéré inexplicable : si la Lune attire l’eau et la soulève au-dessus de la face visible de la Terre, alors une seule marée se produirait par jour – juste sous la Lune. En effet, comme on le sait, les bouffées de chaleur réapparaissent au bout d’environ 12 heures, soit deux fois par jour. Il y avait une autre école qui avait des opinions opposées. Ses adeptes croyaient que la Lune attirait la Terre, mais que l'eau ne pouvait pas la suivre. Newton fut le premier à comprendre ce qui se passait réellement : la gravité de la Lune agit également sur la Terre et sur l'eau si elles sont à égale distance. Mais l’eau au point y est plus proche de la Lune que la Terre, et au point x elle en est plus éloignée. En y, l’eau est attirée plus fortement vers la Lune que vers la Terre, et en x, elle est plus faible. On obtient donc une combinaison des deux images précédentes, ce qui donne une double poussée.
En fait, la Terre fait la même chose que la Lune : elle se déplace en cercle. La force avec laquelle la Lune agit sur la Terre est équilibrée – mais par quoi ? Tout comme la Lune tourne en rond pour équilibrer la gravité de la Terre, la Terre tourne en rond. Les deux tournent autour d'un centre commun, et les forces sur Terre sont équilibrées de sorte que l'eau en x est attirée plus faiblement par la Lune, en y - plus forte, et aux deux endroits l'eau gonfle. C’est ainsi qu’on expliquait les marées et pourquoi elles se produisaient deux fois par jour.
Découverte de la vitesse de la lumière
Avec le développement de la science, les mesures étaient de plus en plus précises et la confirmation des lois de Newton devenait de plus en plus convaincante. Les premières mesures précises concernaient les satellites de Jupiter. Il semblerait que si vous observez attentivement leur circulation, vous pouvez être convaincu que tout se passe selon Newton. Cependant, il s’est avéré que ce n’était pas le cas. Les satellites de Jupiter sont apparus aux points calculés soit 8 minutes plus tôt, soit 8 minutes plus tard que prévu selon les lois de Newton. On a constaté qu'ils étaient en avance lorsque Jupiter s'approchait de la Terre, et en retard lorsque Jupiter et la Terre s'éloignaient - un phénomène très étrange.
Roemer (Olaf Roemer (1644-1710) - astronome danois), convaincu de l'exactitude de la loi de la gravité, est arrivé à la conclusion intéressante qu'il faut un certain temps à la lumière pour voyager des satellites de Jupiter à la Terre, et, en regardant les satellites de Jupiter, nous ne les voyons pas là où ils se trouvent. maintenant, mais là où ils se trouvaient il y a quelques minutes – autant de minutes qu'il en faut pour que la lumière nous atteigne. Lorsque Jupiter est plus proche de nous, la lumière arrive plus vite, et lorsque Jupiter est plus éloigné, la lumière voyage plus longtemps ; par conséquent, Roemer a dû corriger ses observations pour ce décalage horaire, c'est-à-dire Gardez à l’esprit que parfois nous faisons ces observations plus tôt et parfois plus tard. De là, il a pu déterminer la vitesse de la lumière. C'était la première fois qu'il était établi que la lumière ne se propage pas instantanément.
Découverte de la planète
Un autre problème s'est posé : les planètes ne doivent pas se déplacer selon des ellipses, car, selon les lois de Newton, elles sont non seulement attirées par le Soleil, mais s'attirent également - faiblement, mais s'attirent toujours, ce qui modifie légèrement leur mouvement. Les grandes planètes étaient déjà connues - Jupiter, Saturne, Uranus - et il a été calculé à quel point elles devraient s'écarter de leurs orbites-ellipses képlériennes parfaites en raison de l'attraction mutuelle. Lorsque ces calculs furent complétés et vérifiés par des observations, il fut découvert que Jupiter et Saturne se déplaçaient en parfait accord avec les calculs, mais que quelque chose d'étrange se produisait avec Uranus. Il semblerait qu’il y ait encore des raisons de douter des lois de Newton ; mais l'essentiel est de ne pas se décourager ! Deux personnes John Couch Adams (1819-1892) - mathématicien et astronome anglais ; Urbain Le Verrier (1811-1877) - astronome français, qui a effectué ces calculs indépendamment et presque simultanément, a suggéré que le mouvement d'Uranus est influencé par une planète invisible. Ils ont envoyé des lettres aux observatoires avec la proposition : « Pointez votre télescope là-bas et vous verrez une planète inconnue ». "Quelle absurdité", ont-ils déclaré dans l'un des observatoires, "un garçon a mis la main sur du papier et un crayon et il nous dit où chercher une nouvelle planète." Dans un autre observatoire, la gestion était plus flexible - et Neptune y a été découvert !
Si la Terre n'attirait pas la Lune, alors cette dernière volerait dans l'espace en direction du point UN. Mais en raison de la gravité de la Terre, la Lune s'écarte d'une trajectoire rectiligne et se déplace le long d'un certain arc en direction du point B.
non seulement le mouvement de la Lune, mais aussi le mouvement de tous les corps célestes du système solaire.
Cette recherche ne s’est pas déroulée sans heurts pour Newton. Comme les planètes sont des corps sphériques géants, il était très difficile de déterminer comment elles s'attirent. Finalement, Newton a pu prouver que les corps sphériques s’attirent comme si toute leur masse était concentrée en leur centre.
Mais pour trouver le rapport des distances entre le centre du globe et les corps situés à la surface de la Terre et jusqu'à la Lune, il fallait connaître exactement la longueur du rayon terrestre. Les dimensions de la Terre n'étaient pas encore déterminées avec précision et, pour ses calculs, Newton utilisait la valeur inexacte, comme il s'est avéré plus tard, du rayon du globe donnée par le scientifique néerlandais Snellius. Ayant reçu un résultat incorrect, Newton a amèrement reporté ce travail.
Plusieurs années plus tard, le scientifique est revenu à ses calculs. La raison en était un rapport de la Royal Society of London 1 le célèbre astronome français Picard à propos de sa détermination plus précise du rayon terrestre. Utiliser les données
Picard, Newton a refait tout le travail et a prouvé la justesse de son hypothèse.
Mais même après cela, Newton n'a pas publié sa découverte exceptionnelle pendant longtemps. Il a essayé de le tester de manière approfondie, en appliquant la loi qu'il a dérivée au mouvement des planètes autour du Soleil et au mouvement des satellites de Jupiter et de Saturne. Et partout, les données de ces observations coïncidaient avec la théorie.
Newton a appliqué cette loi au mouvement des comètes et a prouvé que les mouvements paraboliques étaient théoriquement possibles. Il a suggéré que les comètes se déplacent soit le long d'ellipses très allongées, soit le long de courbes ouvertes - des paraboles.
S'appuyant sur la loi de la gravité, Newton a comparé les masses du Soleil, de la Terre et des planètes et a complété cette loi par une nouvelle position : la force gravitationnelle de deux corps dépend non seulement de la distance qui les sépare, mais aussi de leurs masses. Il a prouvé que la force gravitationnelle de deux corps est directement proportionnelle à leurs masses, c'est-à-dire que plus la masse des corps qui s'attirent mutuellement est grande, plus elle est grande.
Les corps terrestres s’attirent également mutuellement. Ceci est révélé par des expériences très précises.
Les gens sont également attirés les uns par les autres. On sait que deux personnes séparées d'un mètre sont attirées mutuellement avec une force égale à environ un quarantième de milligramme. Personne localisée
Les comètes se déplacent sur des orbites en forme d'ellipses, de paraboles et d'hyperboles.
à la surface de la Terre, l'attire avec une force égale à son poids.
La découverte de Newton a conduit à la création d'une nouvelle image du monde, à savoir : dans le système solaire, les planètes se déplacent à des vitesses énormes, elles sont situées à des distances colossales les unes des autres.
1 Royal Society of London – Académie anglaise des sciences.
13. Mouvement des corps célestes sous l'influence des forces gravitationnelles
1. Vitesses spatiales et forme des orbites
S'appuyant sur des observations du mouvement de la Lune et analysant les lois du mouvement planétaire découvertes par Kepler, I. Newton (1643-1727) établit la loi de la gravitation universelle. Selon cette loi, comme vous le savez déjà grâce à votre cours de physique, tous les corps de l'Univers sont attirés les uns vers les autres avec une force directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare :
ici m 1 et m 2 sont les masses de deux corps, r est la distance qui les sépare et G est le coefficient de proportionnalité, appelé constante gravitationnelle. Sa valeur numérique dépend des unités dans lesquelles sont exprimées la force, la masse et la distance. La loi de la gravitation universelle explique le mouvement des planètes et des comètes autour du Soleil, le mouvement des satellites autour des planètes, des étoiles doubles et multiples autour de leur centre de masse commun.
Newton a prouvé que sous l'influence de la gravité mutuelle, les corps peuvent se déplacer les uns par rapport aux autres le long de la distance. ellipse(notamment selon cercle), Par parabole et par hyperbole. Newton a découvert que le type d'orbite décrit par un corps dépend de sa vitesse en un point donné de l'orbite(Fig. 34).
A une certaine vitesse, le corps décrit cercleà proximité du centre attractif. Cette vitesse est appelée première vitesse cosmique ou circulaire ; elle est transmise aux corps lancés comme satellites artificiels de la Terre sur des orbites circulaires. (La formule de calcul de la première vitesse cosmique est connue dans un cours de physique.) La première vitesse cosmique près de la surface de la Terre est d'environ 8 km/s (7,9 km/s).
Si le corps reçoit une vitesse deux fois supérieure à la vitesse circulaire (11,2 km/s), appelée deuxième vitesse cosmique ou parabolique, alors le corps s'éloignera pour toujours de la Terre et pourra devenir un satellite du Soleil. Dans ce cas, le mouvement du corps se fera selon parabole par rapport à la Terre. À une vitesse encore plus élevée par rapport à la Terre, le corps volera dans une hyperbole. Se déplacer le long d'une parabole ou hyperbole, le corps ne fait qu'une seule fois le tour du Soleil et s'en éloigne pour toujours.
La vitesse moyenne de l'orbite terrestre est de 30 km/s. L'orbite de la Terre est proche d'un cercle, par conséquent, la vitesse de déplacement de la Terre sur son orbite est proche du cercle à la distance de la Terre du Soleil. La vitesse parabolique à la distance de la Terre au Soleil est de km/s≈42 km/s. À une telle vitesse par rapport au Soleil, un corps venant de l'orbite terrestre quittera le système solaire.
2. Perturbations du mouvement des planètes
Les lois de Kepler ne sont strictement observées que lorsqu'on considère le mouvement de deux corps isolés sous l'influence de leur attraction mutuelle. Il existe de nombreuses planètes dans le système solaire, elles sont toutes non seulement attirées par le Soleil, mais s'attirent également les unes les autres, de sorte que leurs mouvements n'obéissent pas exactement aux lois de Kepler.
Les écarts par rapport au mouvement qui se produiraient strictement selon les lois de Kepler sont appelés perturbations. Dans le système solaire, les perturbations sont faibles car l’attraction de chaque planète par le Soleil est bien plus forte que l’attraction des autres planètes.
La plus grande perturbation du système solaire est causée par la planète Jupiter, qui est environ 300 fois plus massive que la Terre. Jupiter a une influence particulièrement forte sur le mouvement des astéroïdes et des comètes lorsqu’ils s’en approchent. En particulier, si les directions de l’accélération de la comète provoquée par l’attraction de Jupiter et du Soleil coïncident, alors la comète peut développer une vitesse si élevée qu’en se déplaçant le long de l’hyperbole, elle quittera pour toujours le système solaire. Il y a eu des cas où la gravité de Jupiter a retenu la comète, l'excentricité de son orbite est devenue plus petite et la période orbitale a fortement diminué.
Lors du calcul des positions apparentes des planètes, les perturbations doivent être prises en compte. Aujourd’hui, des ordinateurs électroniques à grande vitesse permettent d’effectuer de tels calculs. Lors du lancement de corps célestes artificiels et lors du calcul de leurs trajectoires, la théorie du mouvement des corps célestes, en particulier la théorie des perturbations, est utilisée.
La capacité d'envoyer des stations interplanétaires automatiques le long de trajectoires souhaitées et pré-calculées et de les amener à la cible en tenant compte des perturbations en mouvement - autant d'exemples frappants de la connaissance des lois de la nature. Le ciel, qui selon les croyants est la demeure des dieux, est devenu un lieu d’activité humaine au même titre que la Terre. La religion a toujours opposé la Terre et le ciel et déclaré le ciel inaccessible. Désormais, des corps célestes artificiels créés par l'homme se déplacent parmi les planètes, qu'il peut contrôler par radio à grande distance.
3. Découverte de Neptune
L'un des exemples frappants des réalisations de la science, l'une des preuves de la connaissance illimitée de la nature a été la découverte de la planète Neptune par le biais de calculs - « au bout d'un stylo ».
Uranus, la planète voisine de Saturne, considérée pendant de nombreux siècles comme la planète la plus éloignée, a été découverte par W. Herschel à la fin du XVIIIe siècle. Uranus est à peine visible à l'œil nu. Dans les années 40 du 19ème siècle. des observations précises ont montré qu'Uranus s'écarte à peine de la trajectoire qu'elle devrait suivre, compte tenu des perturbations de toutes les planètes connues. Ainsi, la théorie du mouvement des corps célestes, si stricte et précise, fut mise à l’épreuve.
Le Verrier (en France) et Adams (en Angleterre) ont suggéré que si les perturbations provenant des planètes connues n'expliquent pas la déviation du mouvement d'Uranus, alors celle-ci est affectée par l'attraction d'un corps encore inconnu. Ils ont calculé presque simultanément où derrière Uranus devrait se trouver un corps inconnu produisant ces déviations avec sa gravité. Ils ont calculé l'orbite de la planète inconnue, sa masse et ont indiqué l'endroit dans le ciel où la planète inconnue aurait dû se trouver à ce moment-là. Cette planète a été trouvée grâce à un télescope à l'endroit indiqué en 1846. Elle s'appelait Neptune. Neptune n'est pas visible à l'œil nu. Ainsi, le désaccord entre théorie et pratique, qui semblait saper l’autorité de la science matérialiste, a conduit à son triomphe.
4. Marées
Sous l'influence de l'attraction mutuelle des particules, le corps a tendance à prendre la forme d'une boule. La forme du Soleil, des planètes, de leurs satellites et des étoiles est donc proche de la sphérique. La rotation des corps (comme vous le savez grâce aux expériences physiques) conduit à leur aplatissement, à leur compression le long de l'axe de rotation. Par conséquent, le globe est légèrement comprimé aux pôles, et Jupiter et Saturne en rotation rapide sont les plus comprimés.
Mais la forme des planètes peut aussi changer en raison des forces de leur attraction mutuelle. Un corps sphérique (planète) se déplace dans son ensemble sous l’influence de l’attraction gravitationnelle d’un autre corps comme si toute la force gravitationnelle était appliquée à son centre. Cependant, les parties individuelles de la planète sont à des distances différentes du corps attirant, de sorte que l'accélération gravitationnelle y est également différente, ce qui conduit à l'émergence de forces tendant à déformer la planète. La différence d’accélération provoquée par l’attraction d’un autre corps en un point donné et au centre de la planète est appelée accélération de marée.
Prenons par exemple le système Terre-Lune. Le même élément de masse au centre de la Terre sera attiré par la Lune plus faiblement que du côté opposé à la Lune et plus fort que du côté opposé. En conséquence, la Terre, et principalement la coquille d'eau de la Terre, est légèrement étirée dans les deux sens le long de la ligne qui la relie à la Lune. Dans la figure 35, pour plus de clarté, l’océan est représenté comme couvrant la totalité de la Terre. Aux points situés sur la ligne Terre - Lune, le niveau de l'eau est le plus élevé - il y a des marées. Le long du cercle dont le plan est perpendiculaire à la direction de la ligne Terre - Lune et passe par le centre de la Terre, le niveau de l'eau est le plus bas - il y a la marée basse. Avec la rotation quotidienne de la Terre, différents endroits de la Terre entrent alternativement dans l'amplitude des marées. Il est facile de comprendre qu’il peut y avoir deux marées hautes et deux marées basses par jour.
Le Soleil provoque également des flux et reflux sur Terre, mais en raison de la grande distance du Soleil, ils sont plus petits que les flux et reflux sur Terre, et moins perceptibles.
D'énormes quantités d'eau se déplacent avec les marées. Actuellement, ils commencent à utiliser l’énorme énergie de l’eau participant aux marées sur les rives des océans et des mers ouvertes.
L'axe des saillies de marée doit toujours être dirigé vers la Lune. À mesure que la Terre tourne, elle a tendance à faire tourner le renflement des marées. Étant donné que la Terre tourne autour de son axe beaucoup plus vite que la Lune ne tourne autour de la Terre, la Lune attire la bosse d'eau vers elle. Une friction se produit entre l’eau et le fond solide de l’océan. En conséquence, ce qu'on appelle frottement des marées. Cela ralentit la rotation de la Terre et la journée s'allonge avec le temps (auparavant, elle n'était que de 5 à 6 heures). Les fortes marées provoquées par le Soleil sur Mercure et Vénus semblent être à l'origine de leur rotation extrêmement lente autour de leur axe. Les marées provoquées par la Terre ont tellement ralenti la rotation de la Lune qu'elle fait toujours face à la Terre d'un côté. Ainsi, les marées sont un facteur important dans l’évolution des corps célestes et de la Terre.
5. Masse et densité de la Terre
La loi de la gravitation universelle permet également de déterminer l'une des caractéristiques les plus importantes des corps célestes : la masse, en particulier la masse de notre planète. En effet, selon la loi de la gravitation universelle, l'accélération de la chute libre 
Par conséquent, si les valeurs de l'accélération de la gravité, de la constante gravitationnelle et du rayon de la Terre sont connues, alors sa masse peut être déterminée.
En remplaçant la valeur g = 9,8 m/s 2 , G = 6,67 * 10 -11 N * m 2 / kg 2 , R = 6370 km dans la formule indiquée, nous constatons que la masse de la Terre est M = 6 * 10 24 kg.
Connaissant la masse et le volume de la Terre, vous pouvez calculer sa densité moyenne. Elle est égale à 5,5 * 10 3 kg/m 3. Mais la densité de la Terre augmente avec la profondeur et, selon les calculs, près du centre, dans le noyau terrestre, elle est égale à 1,1 * 10 4 kg/m 3. Une augmentation de la densité avec la profondeur se produit en raison d'une augmentation de la teneur en éléments lourds, ainsi que d'une augmentation de la pression.
(Vous avez découvert la structure interne de la Terre, étudiée par des méthodes astronomiques et géophysiques, au cours de géographie physique.)
Exercice 12
1. Quelle est la densité de la Lune si sa masse est 81 fois et son rayon est 4 fois inférieur à celui de la Terre ?
2. Quelle est la masse de la Terre si la vitesse angulaire de la Lune est de 13,2° par jour et que la distance moyenne qui la sépare est de 380 000 km ?
6. Détermination des masses des corps célestes
Newton a prouvé qu'une formule plus précise pour la troisième loi de Kepler est :
où M 1 et M 2 sont les masses de tous corps célestes, a m 1 et m 2 sont respectivement les masses de leurs satellites. Ainsi, les planètes sont considérées comme des satellites du Soleil. On voit que la formule raffinée de cette loi diffère de la formule approximative en présence d'un facteur contenant des masses. Si par M 1 = M 2 = M on entend la masse du Soleil, et par m 1 et m 2 les masses de deux planètes différentes, alors le rapport 
différera peu de l'unité, puisque m 1 et m 2 sont très petits par rapport à la masse du Soleil. Dans ce cas, la formule exacte ne différera pas sensiblement de la formule approximative.
Pour comparer les masses de la Terre et d'une autre planète, par exemple Jupiter, dans la formule originale, l'indice 1 doit être attribué au mouvement de la Lune autour de la Terre avec une masse M 1, et 2 - au mouvement de tout satellite autour de Jupiter avec masse M 2.
Les masses des planètes qui n'ont pas de satellites sont déterminées par les perturbations que leur attraction produit dans le mouvement des planètes voisines, ainsi que dans le mouvement des comètes, des astéroïdes ou des engins spatiaux.
Exercice 13
1. Déterminez la masse de Jupiter en comparant le système Jupiter avec un satellite du système Terre - Lune, si le premier satellite de Jupiter est à 422 000 km de lui et a une période orbitale de 1,77 jours. Les données de la Lune devraient vous être connues.
2. Calculez à quelle distance de la Terre sur la ligne Terre-Lune se trouvent les points où les attractions de la Terre et de la Lune sont égales, sachant que la distance entre la Lune et la Terre est égale à 60 rayons de la Terre, et la masse de la Terre est 81 fois celle de la Lune.
