论天体力学的展望.doc

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1、论 天 体 力 学的 展 望 何加川 / 河南省郑州外国语学校 摘 要： 天体力 学事实 上是天 文学的 一 事业的不断发展，于 是就对月 球和亮 行 个分 支，主 要 涉 及 到 应 用 物 理 学 的 范 星的位 置表 的精 确度 提 出了 更 高的 要 畴，顾 名思 义，它主 要讨 论的 是有 关 万 求和标准，这便促使 数学家们 大力对 天 有引力以 及 它和 天体 运 动之 间的 关 系 体运动的规律进 行大力 探讨与 研究，分 的 问 题，力 学研 究对 其影 响较 多，尤 其 析力学也就从此 产生并 发展了，而分 析 是牛顿力学 而 它主要 研究的 对象则 主， 力学最终也成为

2、天体力 学的力 学基础。 要是是 天 体的 力 学运 动和 形 状 。 天 体 达朗贝尔和欧拉、拉 格朗日等 都是它 的 运动的研 究 对象 是太 阳 系内 天体 与 和 创立者和奠基人。 恒星系统 。 天体 力学可追 溯到牛 顿 、 格 1 2 天体力学的 发展 时期： 从 十九世 纪 拉朗日与航 海事 业发达开 始时，并且 伴 后期到二十世纪五十年代 随着他们 的 理论 研究 的 不断 成熟 而 逐 与 高 斯 密 切 相 关 的 是 数 值 方 法。 步走向 完 善 。 我 们所 定义 的 天体 力 学 十九世纪末，亚当斯 方法和科 威耳方 法 大体上又可分六 个小的部 分，它包括 天

3、形成，它们至今仍然 是我们研 究天体 力 体形 状 、 自 转理 论和 多体 问题 、 定 性 理 学的 基本 数值 方 法。数 值法 是研 究 天 论 、 天文动力学 、 摄动理论 、 数 值方法 等 体运动的基本方 法之一，它 是用分析 方 方面 。 法研究各类天体 的受摄 运动，并通过 这 关键词： 天体运 动 力 学 天 文学 发 些来最 终求 出它 们的 坐 标或 轨 道要 素 展前景 的近 似摄 动值。 小行 星 的大 量发 现 要 到十九 世纪 后半 叶照 相 方法 被 广泛 应 1 天体力学的发展历程 用到天文观 测以后 了。同一时 间段内， 严格算起来，天体 力学的 出现与

4、发 彗星 和卫 星也 被 大量 发现。 彭加 莱 在 展历史大概已有 近三百年 了，如果我 们 1892 1899 年出版的三 卷本天体 力学 按照它的 研 究对 象以 及 它的 基本 研 究 的新方法可以说的上是 这个时期 的代 方法的发展过程 来划分时 段的话，我 们 表作。人 们 发现 了第 一 颗小 行星 是 在 大体上可 以 把这 个发 展 过程 划分 为 三 19 世纪初期被人们发现的，这颗小 行星 个时期： 也填补了火星和木星轨道之间的空白。 1 1 天体 力学的 奠基 过程： 从天 体力 学 天体力 学 的对 象 增加 了 太阳 系 内 创立到十九世纪后期 大量的 小天 体，如

5、小 行星、彗星 和卫 星 这一时 期内 天 体力 学 的它 的 研 究 等，它 的研 究方 法，除 了继 续改 进分 析 对象主要是月球 和大行星，人 们主要 运 方法外，并且还增加 了定性方 法和数 值 用经典分析方法，也就 是所谓 的摄动 理 方法，但事实上它们 只是作为 分析方 法 论来进 行 天体 运 动的 研究。 经典 天 体 的小修小补，并没有 作出很大 的改变 与 力学作为 天 体力 学的 基 本体 系就 是 在 进步。现 在 我们 常用 的 定性 方法 是 由 它的奠 基 时期 内 逐步 形成 的。微 积 分 庞加莱和李亚普 诺夫创 立的，庞加莱 建 学由牛顿和莱布 顿创立，并

6、为 天体力 学 立了微分方程定 性理论，而 这一理论 最 研究中所用到的数学基础提供帮助。 后也由 李亚普诺夫发展。 严格细分的 话，第 一个创 立了并 系 1 3 天体力学发 展的 新时 期： 二十世 纪 统讲述了 月 球运 动理 论 的人 就是 欧 拉 五十年代以后 了，再看另一个人，拉格朗 日，他主要 在 电子计 算 机的 广 泛应 用 把天 体 力 大行星的运动理论方面有较大的贡献。 学再一次推向了 一个新 的发展 时期，这 后来由拉普 拉斯集前 人之大 成，写 一时期 也出 现 了人 造天 体，从 此 以后， 了天体力学 ，此书 共五 卷十 六册，可 天体力 学的 研究 对象 又 增

7、加 了 人造 天 以称得上是一部 大巨头了，后 来也作 为 体和恒星系统，已经 不仅仅局 限于大 行 代表作存在 着。拉普拉 斯在 其 1799 年 星。数值法也得到了很大的发展。 出版的第一卷中，第一 个提出 了天体 力 2 今后研究的主要问题及方向 学这一名词。到 了十八世 纪，随着西 方 （ 1） 普遍 摄动 理 论： 它着 眼 于天 体 人海外探险经历 的不断增 多，促使航 海 演化，运用 各种 分析 法，特 别是 微分 方 基础教育 程理论进 行 研究 分析。 它虽 然不 能 进 行很精确的计 算，但 人们已 经可以 运用 这种理论大 致可 以 知道 一些 行 星的 位 置了。 （

8、2） 特殊 摄 动理 论： 相较 于 普遍 摄 动理论，它的精确度 已经有 了很大 的提 高，但 是它 也存 在不 足之 处，比 如它 并 不能给出 十 分精 确的 解 析式。 随着 计 算机的不断发 展完善，人们 将会越 来越 重视特殊摄动理论的研究 （ 3） 周期 性 轨道 理论： 这一 是关 于 天体运动周 期轨 道 的存 在性 和 稳定 性 的理论。主 要针 对的 是 天体 力学 中 不 能直接求解的 运动方程，这 种理论 的建 立无疑将对 我们 研 究小 行星 群 运动 问 题产生巨大的帮助。 3 对今后天体力学发展的设想 现代天 体 力学 除 了包 含 经典 天 体 力学外 还包括

9、天文 动力学 和星系 动力， 学，现代天体力学的 研究课 题可归 纳为 三类： （ 1） 具体天体的运动 理论 其 中的， 具体天体包 括经 典 天体 力学 的 研究 对 象月球，天然卫星，大行 星，小行星 和彗 星等，还有人体天体； （ 2） 天体力学 在地 学和空间科 学中 的 应用 以及 天 体力 学 与其他学科 或天 文 学分 支的 边 缘领 域 中的课题； （ 3） 天体 力学的 基础 理论 课 题。最后 提 出，太 阳系 的 结构 和 演化、 天体力学与 其他 学 科或 天文 学 分支 的 边缘领域，以及三体 问题的 定性和 分析 理论 有可能在近期内获得较快进展， 。 4 结 语 现代天体 力学虽然 涉及多 个领域， 难度系数较高，但随 着科技 的进步 和人 们对天文领域 的好奇程 度不断 增加，相 信现 代天文 力学 将 在不 远的 将 来取 得 重大突破。 参考文献： 1中 国 大 百 科 全 书 出 版 社 一 般 力 学 J 中国 大百 科全 书， 1987 （ 01 ） ： 71 469 2易照华 天体 力学的 展望 J 天 文 学进展， 1983（ 01） ： 20 180 121