Наше деловое партнерство www.banwar.org

Нь ю тони зак о н тягот ення, закон всесвітнього тяжіння, один з універсальних законів природи; згідно Н. з. т. всі матеріальні тіла притягують один одного, причому величина сили тяжіння не залежить від фізичних і хімічних властивостей тіл, від стану їх руху, від властивостей середовища, де знаходяться тіла. На Землі тяжіння виявляється перш за все в існуванні сили тяжіння, що є результатом тяжіння всякого матеріального тіла Землею. З цим пов'язаний термін «гравітація» (від лат. Gravitas - тяжкість), еквівалентний терміну «тяжіння».

Н. з. т., відкритий в 17 ст. І. Ньютоном , Формулюється в такий спосіб. Кожні дві матеріальні частки притягують один одного з силою F, прямо пропорційною їх масам m1 і m2 і обернено пропорційною квадрату відстані r між ними:

; (1)

сила F направлена вздовж прямої, що з'єднує ці частинки. Коефіцієнт пропорційності G - постійна величина, наз. гравітаційної постійної в системі СГС G »6,7 · 10-8 дин × см × г-2. Під «частками» тут маються на увазі тіла, розміри яких нехтує малі в порівнянні з відстанями між ними, т. Е. Матеріальні точки. Н. з. т. можна інтерпретувати інакше, вважаючи, що кожна матеріальна точка з масою m1 створює навколо себе поле тяжіння (гравітаційне поле), в якому будь-яка інша вільна матеріальна точка, яка перебуває на відстані r від центру поля, набуває прискорення, яке залежить від своєї маси, рівне

(2)

і спрямоване до центру поля.

Сили тяжіння (і гравітаційні поля) окремих інтегральних часток володіють властивістю аддитивности , Т. Е. Сила, що діє на деяку частку з боку декількох ін. Часток, дорівнює геометричній сумі сил, що діють з боку кожної частки. З цього випливає, що тяжіння між реальними матеріальними тілами, з урахуванням їх розмірів, форми і розподілу щільності речовини, можна визначити, обчисливши суму сил тяжіння (враховує напрямок складових сил) окремих малих частинок, на які можна подумки розбити тіла. Таким шляхом встановлено, що кулясте тіло (однорідне або з сферичним розподілом щільності речовини) притягує точно так же, як матеріальна точка, якщо відстань r вимірюється від центру кулі.

В основному сили тяжіння визначають характер руху небесних тіл в космічному просторі. Саме при вивченні руху планет і їх супутників був відкритий Н. з. т. і згодом строго обгрунтований. На початку 17 ст. І. Кеплером були встановлені емпіричним шляхом основні закономірності руху планет ( Кеплера закони ). Виходячи з них, сучасники Ньютона (французький астроном І. Бульо, італійський фізик Дж. Бореллі , Англійський фізик Р. Гук ) Висловлювали міркування, що рух планет може бути пояснено дією сили, яка притягує кожну планету до Сонця і яка убуває пропорційно квадрату відстані від Сонця. Однак тільки Ньютон в «Математичних засадах натуральної філософії» (1 687) вперше це строго довів, спираючись на свої перші два закони механіки (див. Ньютона закони механіки ) І на створені ним нові математичні методи, що склали основу диференціального й інтегрального числення. Ньютон довів, що рух кожної планети мав би підпорядковуватися першим двом законам Кеплера саме в тому випадку, якщо вони рухаються під дією сили тяжіння Сонця відповідно до формули (1). Далі Ньютон показав, що рух Місяця може бути наближено пояснено за допомогою аналогічного силового поля Землі і що сила тяжіння на Землі є результат впливу цього ж силового поля на матеріальні тіла поблизу поверхні Землі. На підставі 3-го закону механіки Ньютон зробив висновок, що тяжіння є взаємне властивість, і прийшов до формулювання свого закону тяжіння для будь-яких матеріальних частинок. Виведений за емпіричними даними, на підставі результатів спостережень, з неминучістю наближених, Н. з. т. був спочатку робочу гіпотезу. Надалі потрібна була колосальна робота протягом більш ніж двохсот років для строгого обгрунтування цього закону.

Н. з. т. з'явився основою небесної механіки . Протягом 17-19 ст. одним з основних завдань небесної механіки був доказ того, що гравітаційна взаємодія за законом Ньютона точно пояснює спостережувані руху небесних тіл в Сонячній системі. Сам Ньютон показав, що взаємне тяжіння між Землею, Місяцем і Сонцем пояснює досить точно ряд спостерігалися з давніх пір особливостей в русі Місяця (т. Н. Варіації, рух вузлів, рух перигею, коливання нахилу місячної орбіти), що Земля з-за свого обертання і внаслідок дії сил тяжіння між частинками речовини Землі повинна бути сплюснута біля полюсів; дією сил тяжіння Ньютон пояснив також і явище прецесії земної осі, припливи і відливи і т.д. Одним з найбільш яскравих в історії астрономії підтверджень справедливості Н. з. т. стало відкриття в 1845-46 планети Нептун - результат попередніх теоретичних розрахунків, що передбачив положення планети. Сучасні теорії руху Землі, Місяця і планет, засновані на Н. з. т., відображають спостережувані руху цих тіл у всіх деталях, за винятком декількох ефектів (руху перигелиев Меркурія, Венери, Марса), які знаходять своє пояснення в релятивістській небесній механіці, заснованої на теорії тяжіння Ейнштейна (див. тяжіння ).

Гравітаційна взаємодія відповідно до Н. з. т. грає головну роль в русі зоряних систем типу подвійних і кратних зірок, усередині зоряних скупчень і галактик. Однак гравітаційні поля всередині зоряних скупчень і галактик мають дуже складний характер, вивчені ще недостатньо, внаслідок чого руху всередині них вивчають методами, відмінними від методів небесної механіки (див. зоряна астрономія ). Гравітаційна взаємодія грає також істотну роль у всіх космічних процесах, в яких беруть участь скупчення великих мас речовини. Н. з. т. є основою при вивченні руху штучних небесних тіл, зокрема штучних супутників Землі і Місяця, космічних зондів. На Н. з. т. спирається гравіметрія . Сили тяжіння між звичайними макроскопічними матеріальними тілами на Землі можуть бути виявлені й виміряні, але не грають скільки-небудь помітної практичної ролі. У мікросвіті сили тяжіння нікчемно малі в порівнянні з внутрішньомолекулярними і внутрішньоядерними силами.

Ньютон залишив відкритим питання про природу тяжіння. Не було пояснено також і припущення про миттєве поширення тяжіння в просторі (т. Е. Припущення про те, що зі зміною положень тел миттєво змінюється і сила тяжіння між ними), тісно пов'язане з природою тяжіння. Труднощі, пов'язані з цим, були усунені лише в теорії тяжіння Ейнштейна, що представляє собою новий етап в пізнанні об'єктивних законів природи.

Літ .: Ісаак Ньютон. 1643-1727. Зб. ст. до трьохсотріччя з дня народження, під ред. акад. С. І. Вавилова, М. - Л., 1943; Беррі А., Коротка історія астрономії, пер. з англ., М. - Л., 1946; Суботін М. Ф., Введення в теоретичну астрономію, М., 1968.

Ю. А. Рябов.