Celestial Mechanics

天體力學是經典力學的一個分支，研究天體（例如行星、衛星、小行星、彗星和太空中的其他物體）在引力影響下的運動。它是天文學和天體物理學的一個基礎研究領域，重點是在牛頓力學框架內理解天體的運動和相互作用，或者在更精確的情況下，結合愛因斯坦的廣義相對論。

天體力學的關鍵概念和原理：

1、開普勒行星運動定律：約翰內斯·開普勒在17世紀初根據第谷·布拉赫的天文觀測，提出了行星運動的三個定律。這些定律描述了行星繞太陽運行的軌道：

A。開普勒第一定律（橢圓定律）：行星沿橢圓軌道運行，太陽位於其中一個焦點。

b.開普勒第二定律（等面積定律）：連接行星和太陽的線段在相等的時間間隔內掃過相等的面積。

C。開普勒第三定律（調和定律）：行星軌道周期的平方與其軌道半長軸的立方成正比。

2.牛頓萬有引力定律：艾薩克·牛頓爵士於17世紀末發表的萬有引力定律解釋了任何兩個有質量的物體之間的引力。兩個物體之間的吸引力與它們的質量的乘積成正比，與它們中心之間的距離的平方成反比。

3.二體問題：二體問題是天體力學中的一個簡化場景，其中考慮兩個天體的運動，假設沒有其他顯著的引力影響。

4. N體問題：N體問題是一個更複雜的場景，其中考慮三個或更多天體之間的引力相互作用。尋找兩個物體之外的 N 體系​​統的解析解通常具有挑戰性，這導致了精確預測的數值方法和計算機模擬的發展。

5、攝動：在天體力學中，攝動是指由於與其他天體的引力相互作用而引起的天體運動的微小變化或擾動。這些擾動可能導致軌道變化，甚至導致行星和其他物體位置的長期變化。

6. 軌道元素：軌道元素是用於描述軌道的形狀、方向和位置的數學參數。它們對於預測天體未來的位置和運動至關重要。

天體力學在理解太陽系內外天體的運動方面發揮著至關重要的作用。它使天文學家和天體物理學家能夠準確預測行星、衛星和其他物體的位置，這對於太空任務、天文學觀測和一般太空探索至關重要。此外，天體力學在發現和研究系外行星、引力波和宇宙中的各種其他現象方面發揮了重要作用。