Není pochyb o tom, že sluneční soustava zrychluje. Mléčná dráha se otáčí a my jsme docela navenek. Proto existuje permanentní vektor zrychlení směřující do středu.

Toto je však fenomenálně malé zrychlení. Pokud byste to zkusili měřit tady na Zemi, narazíte na nejrůznější praktické problémy, když se to pokusíte izolovat. Například gravitace Země není v tomto měřítku tak konstantní. Přílivy pohybují oceánskou vodou kolem, v reakci na gravitaci měsíce.

Takže v praxi, když je Newtonův zákon dostatečně dobrá aproximace (relativistické efekty dostatečně malé), lze Slunce považovat za zastavené.

Existují dva hlavní důvody, proč je praktické ignorovat pseudo síly způsobené rotací Země / Slunce kolem galaxie. Za prvé, zrychlení jsou docela malá a za druhé, jsou docela stejnoměrná.

Slunce se pohybuje kolem galaktického středu rychlostí asi 800 000 kilometrů za hodinu, ale dokončení jediné oběžné dráhy galaktické energie trvá přibližně 250 milionů let střed.

Pomocí $ v = 2 \ pi r / T $ dostaneme $ r = vT / 2 \ pi $.

Takže pro kruh $ a = v ^ 2 / r = v2 \ pi / T \ přibližně 2 \ krát 10 ^ {- 10} m / s ^ 2 $, což je docela málo.

Dalším faktorem je to, že zrychlení je docela rovnoměrné. Přílivové síly klesají jako $ 1 / r ^ 3 $ místo $ 1 / r ^ 2 $, takže jsou na menší vzdálenosti ještě menší.

Nemělo by existovat mnoho psuedo-sil, které by vysvětlovaly planetární pohyb?

Teoreticky ano. V praxi ne.

Uvažujme o poruchách třetího tělesa vyvolaných Alpha Centauri (systém dvou hmotných hvězd ve vzdálenosti 4,37 světelných let) na Voyageru 1, který je v současné době asi 130 astronomických jednotek od sluneční systémové barycentrum. To je v řádu 10 ^-16 m / s ² . Výsledek této malé akcelerace je zcela nepozorovatelný, dokonce i po dlouhou dobu. Poruchy třetího těla galaxií jako celkem jsou téměř o řád menší než poruchy vyvolané Alpha Centauri.

Pro srovnání, malá Pioneerova anomálie, kterou lze nyní přičíst asymetrickému tepelnému záření, je zhruba o sedm řádů větší než poruchy vyvolané Alpha Centauri. Tato mimovolární perturbace třetího těla jsou tak velmi, velmi malá, že jsou v podstatě nepozorovatelná.

Jednou z možných výjimek by mohla být hvězda, která se blíží ke Slunci méně než 4,37 světelného roku a narušuje oběžnou dráhu objektu. který obíhá kolem Slunce daleko za 130 astronomickými jednotkami. Jiný název pro takové narušení je „Oortova cloudová kometa s dlouhou periodou“. Dokonce i potom bude trvat miliony let, než se tyto poruchy udrží.

Protože ve vesmíru neexistuje žádný objekt, který by se nepohyboval, a sluneční soustava pravděpodobně zrychluje vesmírem, jak fungovaly Newtonovy zákony tak dobře? Nepředpokládal, že slunce je středem vesmíru bez zrychlení? Nemělo by existovat mnoho psuedo-sil, které by odpovídaly za planetární pohyb?

Newton předpokládal, že jeho zákony jsou platné s ohledem na absolutní prostor (speciální referenční rámec, něco jako všudypřítomné pevné tělo, které nebrání přímému pohybu jiných těles). Předpokládal, že Slunce se s ohledem na tento absolutní prostor pohybuje se zanedbatelným zrychlením. A fungovalo to dobře.

Dnes si nemyslíme, že myšlenka absolutního prostoru je tak nezbytná, ale jednoduše aplikujeme Newtonovy zákony s ohledem na nějaký referenční rámec (Země, sluneční rám, galaktický rámec ...) a podívejte se, zda popis dobře odpovídá aktuálním pohybům. Pokud ano, řekneme, že referenční rámec je dostatečně setrvačný. Pokud tomu tak není, řekneme, že rám není dostatečně setrvačný a buď hledáme jiný rámec, nebo zavedeme pseudosíly.

Často rám nejmohutnějšího tělesa v zájmovém systému s pevnou orientací vzhledem k vzdálené hvězdy jsou dost setrvačné. Pokud tělesa nemají různé hmotnosti nebo rámec není dostatečně setrvačný z jiných důvodů, můžeme zkusit rámec těžiště systému nebo hledat jiný rámec, dokud zákony nebudou dobře platit.

V v případě solárního rámu S to funguje dobře a obvykle nejsou potřeba žádné pseudosily. To neznamená, že sluneční rám nezrychluje vzhledem k jinému rámci G, pouze to, že zrychlení těles sluneční soustavy vzhledem k G je v celé sluneční soustavě tak rovnoměrné, že ho lze v rámci S zanedbávat.

Newtonovy zákony fungují dobře, ale pokud vezmeme v úvahu teorii relativity, najdeme věci, které Newtonovy zákony nevysvětlují. Známým příkladem je „anomální“ precese perihélia Merkura, vysvětlená obecnou relativitou.

Když 1686 Newton píše „Principia ...“, koncept inerciálního rámce dosud neexistuje. Můžeme v něm však najít Corollary IV (představující koncept těžiště CM pro jakoukoli interagující tělesnou sadu), Corollary V (Galileův princip relativity, aplikovaný na jakoukoli omezenou tělesnou sadu s CM při jakékoli jednotné rychlosti), a dnes téměř zapomněl Corollary VI (zevšeobecnění V z nulové akcelerace CM na libovolnou proměnnou). Aplikace doplňku VI na sluneční soustavu určuje, že se v ní všechny vyskytují (jako by to byla loď Galileo) stejným způsobem (stejné Newtonovy zákony z roku 1686 a další přirozené zákony), bez ohledu na to, jaké je její zrychlení CM, ať už známé nebo ne .

Rafael A. Valls Hidalgo-Gato; Ústav kybernetiky, matematiky a fyziky; Havana, Kuba.