Zeruko mekanika

Zeruko mekanika astronomiaren eta mekanikaren adar bat da, helburu gisa gorputz masiboek grabitazio-efektuen ondorioz argizagien mugimenduan izaten duten eragina ulertzea duena. Horretarako, mekanika klasikoa (Isaac Newtonen grabitazioaren unibertsalaren legea) izenarekin ezagutzen diren fisikako printzipioak erabiltzen dira. Besteak beste, bi gorputzen mugimendua edo Keplerren problema ikertzen du, planetek Eguzkiaren edo izarren inguruan duten mugimendua, beraien sateliteena eta kometen zein asteroideen orbiten kalkuluak ahaztu gabe.

Historia

Objektuen orbitek betetzen dituzten legeak idazten lehena Kepler izan zen, Marteren orbita behatuz eta Tycho Braheren behaketei esker lortu zuen esandakoa betetzea. Handik urte batzuetara, Newton, bere grabitazioaren legea idazteko Keplerren lanetan oinarritu zen.

Isaac Newtonek zeruko objektuen mugimendua, planetena, Eguzkiarena, Ilargiarena eta Lurrean dauden objektuek bezala (zuhaitz batetik erortzen den sagarrarena, adibidez), fisikako lege berdinekin azaldu ahal zirela uste zuen. Aipatutako ideiak zeruko zein lurreko dinamikak batu zituen, horregatik deitzen da Newtonen grabitazioaren legea unibertsala.

Newtonen grabitazioaren legeak erabilita Keplerrenak egiaztatu daitezke. Egiaztapen hau egitea erraza da orbita biribiletan, baina orbita kiribil, paraboliko edo hiperbolikoak egiaztatzeko kontua zailtzen da. Isolatutako bi gorputzen orbiten kasuan, adibidez, Eguzkia eta Lurra, etorkizunean izango den momentu batean izango duten egoera, lehendik hasierako unean zuten abiadura zein posizioa jakinda, bi gorputzen problema bezala ezagutzen da eta gaur egun erabatean ebatzia dago, hau da, formula batzuen bidez kalkulua egin daiteke.

Gorputzen kopurua bi baino handiagoa bada, problemaren ebazpena ez dago argi momentuz. Mekanika klasikoak oraindik ez du lortu gorputz kopuru horien ebazpen orokor bat ematea (problema honen helburua da, gorputz baten hasierako masa eta abiadura jakinik, edozein unetan izango duen posizioa jakitea), bakarrik problemaren sinplifikazio batzuek duten ebazpen orokor eta jakin bat.

Hiru gorputzen mugimendua kasu bakar batzuetan baino ezin da ebatzi. Ilargiaren mugimenduak, Lurrak zein Eguzkiak eragindakoak, problema honen zailtasuna islatzen du, hainbat mendeetan zehar astronomo askok jardun zuten ebazpenaren bila.

Orbiten zehaztapena

Zeruko mekanika, aurkitu berria den edo behaketa gutxi izan dituen (hiru behaketekin parametro orbitalak kalkulatu daitezke) objektu baten orbita kalkulatzeaz arduratzen da. Gorputz baten kokapena unetxo batean kalkulatzea, gorputzaren orbita jakina izanda, zeruko mekanikaren adibide bat da. Behaketen bidez hiru posizio puntu jakinda bere orbita kalkulatzea aldiz, zailagoa da.

Planeten arteko espazio-misio baterako planifikazioa eta orbiten zehaztapena egitea ere zeruko mekanikaren fruitua da. Erabiliena den tekniketako bat grabitazio-tiraldia da, teknika hau espazio-ontzi edo zunda bat beste planeta batera bidaltzeko erabiltzen da, erregairik erabili gabe. Ontzia edo zunda planeta batetik hurbil igarotzean lor daiteke teknika hau martxan jartzea, ibilgailua azeleratu egiten baita planeten grabitazio indarrengatik.

Problemen adibideak

Hiru gorputz edo gehiagoren problema ez da teorikoa, naturan edozein lekutan ikusi daitekeelako, bestalde, bi gorputzen problema ez da problema praktiko bat, naturan ezin dugulako inongo kasuetan ikusi. Jarraian adbide sorta bat:

Alpha Centauri C izarraren mugimendua Alpha Centauri izar-bitarraren eraginpean (bi gorputzek masa antzekoa dute)
Zunda baten mugimendua planeta bikoitz batera hurbiltzen dagoenean, adibidez, Plutonera bere ilargi Karonterekin (masaren proportzioa 0,147)
Apollo 11 espazio-ontziaren mugimendua Ilargira bidean zihoanean, Lurraren zein Ilargiaren erakarpen-indarraren eraginpean baitzegoen.
Planeta baten orbita, adibidez, Merkuriorena, Eguzkiaren inguruan biraka dabilen bitartean beste planeten eragina jasotzen baitu.