天体力学

托勒密 是罗马帝国时代的天文
学家，他在天文学上的著作是 《天文学大成》(Almagest)，也 是上古时代最显要的书籍之一。
他介绍了” equant “，并且很有 效的改进了行星位置 预报的准确性。虽然， 他的太阳系模型不能 正确的预测月球的大 小(天秤动)，但是对 他来说，以肉眼观测 的精确度已经足够了。
在爱因斯坦以相对论解释了水星近日点 异常的进动之後，天文家瞭解到牛顿力学的 准确度依然不够。今天，我们不仅使用一般 相对论来解释双脉冲星的轨道，也尝试用它 在爱因斯坦以相对论解释了水星近日点异常的进动之後，天 来解释和证明重力辐射的存在，那将是可以 文家瞭解到牛顿力学的准确度依然不够。今天，我们不仅使 获得诺贝尔奖的发现。
天体力学
是天文学和力学之 间的交叉学科，是天文学中 较早形成的一个分支学科， 它主要应用力学规律来研究 天体的运动和形状。天体力 学以往所涉及的天体主要是 太阳系内的天体，五十年代 以后也包括人造天体和一些 成员不多(几个到几百个)的 恒星系统。天体的力学运动 是指天体质量中心在空间轨 道的移动和绕质量中心的转 动(自转)。对日月和行星则 是要确定它们的轨道，编制 星历表，计算质量并根据它 们的自传确定天体的形状等 等。
用一般相对论来解释双脉冲星的轨道，也尝试用它来解释和 证明重力辐射的存在，那将是可以获得诺贝尔奖的发现。
初期自天体力学创立到十九世纪后期，是天体力学的奠基过程。天体力学在
这个过程中逐步形成了自己的学科体系，称为经典天体力学。它的研究对象主 要是大行星和月球，研究方法主要是经典分析方法，也就是摄动理论。天体力 学的奠基者同时也是近代数学和力学的奠基者。牛顿和莱布尼茨共同创立的微 积分学，成为天体力学的数学基础。 十八世纪，由于航海事业的发展，需要更精确的月球和亮行星的位置表， 于是数学家们致力于天体运动的研究，从而创立了分析力学，这就是天体力学 的力学基础。这方面的主要奠基者有欧拉、达朗贝尔和拉格朗日等。其中欧拉 是第一个较完整的月球运动理论的创立者，拉格朗日是大行星运动理论的创始 人。后来由拉普拉斯集其大成，他的五卷十六册巨著《天体力学》成为经典天 体力学的代表作。他在1799年出版的第一卷中，首先提出了天体力学的学科名 称，并描述了这个学科的研究领域。到1828年，全书出齐。 在这部著作中，拉普拉斯对大行星和月球的运动都提出了较完整的理论， 而且对周期彗星和木星的卫星也提出了相应的运动理论。同时，他还对天体形 状的理论基础——流体自转时的平衡形状理论作了详细论述。 后来，勒让德、泊松、雅可比和汉密尔顿等人又进一步发展了有关的理论。 1846年，根据勒威耶和亚当斯的计算，发现了海王星。这是经典天体力学的伟 大成果，也是自然科学理论预见性的重要验证。此后，大行星和月球运动理论 益臻完善，成为编算天文年历中各天体历表的根据。
天文动力学又叫作星际航行动力学
这是天体力学和星际航行学之间的边缘学科，研究星际 航行中的动力学问题。在天体力学中的课题主要是人造地球卫 星，月球火箭以及各种行星际探测器的运动理论等。
古文明
古代的巴比伦虽然没有力学的理论来推论天体 的位置，但已经分辨得出太阳、月亮和行星不断重 复的运行模式。她们将过去纪录的天体位置制成表 格，当重复的现象再出现时，就能据以校准并预测 行星未来的运动。
在中国，皇室的天 文学家也观测天象， 纪录行星和客星（可 能是彗星和新星）的 位置。虽然这些纪录 没有被用来预测行星 的运动，但这些纪录 对现代天文学显然是 非常有用的。
希腊的哲学家曾写下了许多的行星运动与预测， 并且提出了许多机制来解释行星的运动。她们的想 法主要都是以地球为中心，行星则做著均匀的圆周 运动。古希腊的亚里斯塔克斯(西元前310-230年) 曾提出太阳是宇宙中心的模型，并且试图测量地求 和太阳的距离。
谢谢
工设082
龚萍 张玉
自十九世纪后期到二十世纪五十年代，是天体力学 的发展时期。在研究对象方面，增加了太阳系内大量的小天体(小 行星、彗星和卫星等)，在研究方法方面，除了继续改进分析方法 外，增加了定性方法和数值方法，但它们只作为分析方法的补充。 这段时期可以称为近代天体力学时期。彭加莱在1892～1899年出版 的三卷本《天体力学的新方法》是这个时期的代表作。 虽然早在1801年就发现了第一号小行星(谷神星)，填补了火星 和木星轨道之间的空隙。但小行星的大量发现，是在十九世纪后半 叶照相方法被广泛应用到天文观测以后的事情。与此同时，彗星和 卫星也被大量发现。这些小天体的轨道偏心率和倾角都较大，用行 星或月球的运动理论不能得到较好结果。天体力学家们探索了一些 不同于经典天体力学的方法，其中德洛内、希尔和汉森等人的分析 方法，对以后的发展影响较大。
到1543年哥白尼提出日心体系 后，才有反映太阳系的真运动的模型。 而开普勒根据第谷多年的行星观测资 料，于1609～1619年间先后提出了 著名的行星运动三大定律；开普勒定 律深刻地描述了行星运动，至今仍有 重要作用。他还提出著名的开普勒方 程，对行星轨道要柔下了定义。从此 可以预报行星(以及月球)更准确的位 置，形成理论天文学，这是天体力学 的前身。
与其它学科的关系
天体力学的发展同数学、 力学、地学、星际航行学 以及天文学的其他分支学 科都有相互联系。如天体 力学定性理论与拓扑学、 微分方程定性理论紧密联 系；多体问题也是一般力 学问题；天文动力学也是 星际航行学的分支，引力 理论、小恒星系的运动等 是与天体物理学的共同问 题；动力演化是与天体演 化学的共同问题以及地球 自转理论是与天体测量学 的共同问题等。
刻卜勒
牛顿
艾萨克· 牛顿因为提出了天体在天空 中运行的原理而备受尊崇，他阐明了太 阳、行星和月亮的运动，像炮弹和落下 的苹果一样，都能用同一套的物理定律 来描述，将天体和地球的力学整合在一 起。
使用牛顿的万有引力定律， 说明刻卜勒定律中的圆轨道是很 简单的事，椭圆轨道则要加入比 较复杂的计算。使用拉格朗日力 学和极座标方程式，即使是抛物 线或双曲线的轨道，也可以获得 单一的解。这对於行星甚至彗星 轨道的计算是非常有用的。到了 近代，在太空船 弹道的计算上也 是非常有用的。
定性理论
它并不具体求出天体的轨道，而是探讨这 些轨道应有的性质，这对那些用定量方法还 不能解决的天体运动和形状问题尤为重要。
其中课题大致可分为三 类：一类是研究天体的特殊 轨道的存在性和稳定性，如 周期解理论、卡姆理论等； 一类是研究运动方程奇点附 近的运动特性，如碰撞问题、 俘获理论等；另一类是研究 运动的全局图像，如运动区 域、太阳系稳定性问题等。 近年来，在定性理论中应用 拓扑学较多，有些文献中把 它叫作拓扑方法。
运动，求出它们的坐标或轨道要素的近似摄动值。
其课题有两类： 一类是具体天体的 摄动理论，如月球 的运动理论、大行 星的运动理论等； 另一类是共同性的 问题，即各类天体 的摄动理论都要解 决的关键性问题或 共同性的研究方法， 如摄动函数的展开 问题、中间轨道和 变换理论等。
数值方法 ：
这是研究天体力学中运动方程的数值解法。主要课题是研究 和改进现有的各种计算方法，研究误差的积累和传播，方法的收敛 性、稳定性和计算的程序系统等。
发展时期
定性方法是由彭加莱和李亚普诺夫创立的，他们同时还建立了 微分方程定性理论。但到二十世纪五十年代为止，这方面进展不快。
数值方法最早可追溯到高斯的工作方法。十九世纪末形成的科 威耳方法和亚当斯方法，至今仍为天体力学的基本数值方法，但在 电子计算机出现以前，应用不广。
新时期 二十世
纪五十年代以后，由 于人造天体的出现和 电子计算机的广泛应 用，天体力学进入一 个新时期。研究对象 又增加了各种类型的 人造天体，以及成员 不多的恒星系统。在 研究方法中，数值方 法有迅速的发展，不 仅用于解决实际问题， 而且还同定性方法和 分析方法结合起来， 进行各种理论问题的 研究。定性方法和分 析方法也有相应发展， 以适应观测精度日益 提高的要求
。 天体力学以数学为主要研究手段， 至于天体的形状，主要是根据流体或 弹性体在内部引力和自转离心力作用 下的平衡形状及其变化规律。
天体内部和天体相互之间的万有 引力是决定天体运动和形状的主要因 素，天体力学目前仍以万有引力定律 为基础
பைடு நூலகம்
发展史：远在公元前一、二千年，中国和其他文明古国就
开始用太阳、月亮和大行星等天体的视运动来确定年、月和季 节，为农业服务。随着观测精度的不断提高，人们开始研究这 些天体的真运动，从而预报它们未来的位置和天象，更好地为 农业、航海事业等服务。
达·芬奇就提出了不少力学概念，人们开始认识到力的作用
伽利略在力学方面作出了巨大的贡献，使动力学初具雏形
牛顿1687年出版的《自然哲学的数学原理》中提出了万有引力定律。
当前天体力学可分为六个次级学科：
摄动理论 数值方法
定性理论
天文动力学
历史天文学
天体形状和自转理论
摄动理论 ：这是经典天体力学的主要内容，它是用分析方法研究各类天体的受摄
他在仔细的分析了第谷 的行星观测资料之後，发展 出了刻卜勒行星运动定律。 刻卜勒是第一个塑造出高准 确度行星轨道的人，在艾萨 克· 牛顿 发展出他的万有引力 定律之前好几年之前，就依 据观测的经验法则推导出了 行星运动三定律。 参考刻卜勒行星运动定 律和刻卜勒的问题可以对他 的行星运动定律有更详细的 了