Предисловие
Термин «движение по орбитам» подразумевает движение одного тела относительно другого. Это может быть движение спутника вокруг планеты и планеты вокруг Солнца, движение одной звезды относительно другой или относительно центра Галактики. Исследование проблем, связанных с орбитальным движением, уже во времена Ньютона привело к возникновению целых разделов динамики.
Основы одного из таких разделов — небесной механики — были заложены в трудах самого Ньютона, но в своем классическом виде она сформировалась в течение XVIII—XIX вв. Вершиной развития классической небесной механики стали изящная работа Пуанкаре и исчерпывающая теория движения Луны Хилла и Брауна. Основой подобных теорий являются аналитические методы. С развитием таких методов связано возникновение многих важных разделов прикладной математики.
В последние десятилетия благодаря созданию быстродействующих ЭВМ стал развиваться раздел небесной механики, в котором в качестве главного инструмента исследования используются численные методы. В этом разделе рассматривается движение трех или нескольких (а иногда и многих) тяготеющих масс. Значительный прогресс в изучении указанной проблемы, не поддающейся решению обычными методами, оказался возможным благодаря применению ЭВМ. Численные методы применяются не только при анализе движения спутников вокруг планет или эволюции планетных орбит, но также и при исследовании образования двойных звезд и динамики звездных скоплений.
Создание искусственных спутников и межпланетных космических аппаратов потребовало срочного решения новых, до сих пор не встречавшихся классов задач движения по орбитам. Быстро развивающийся раздел космонавтики, в котором рассматривается движение искусственных тел в Солнечной системе под действием гравитационного притяжения и реактивных сил, стали называть «астродинамикой». Сюда же относятся теория активного полета и учет влияния сопротивления атмосферы, электромагнитных полей и давления солнечного излучения.
Изучение орбитального движения (небесная механика, астродинамика, кинематика и динамика звезд, движение двойных звезд и т. д.) в последние годы дало много важных результатов.
Надеемся, что настоящая книга поможет читателю войти в круг этих проблем астрономии. Она предназначена главным образом для студентов университетов и технических колледжей и может служить введением в теорию движения по орбитам. Книга адресуется читателям, которые совсем или почти совсем незнакомы с этой теорией, но по тем или иным причинам чувствуют необходимость изучить основные понятия, методы и результаты в этой области. Большая часть материала данной книги была прочитана автором на лекциях для студентов отделений астрономии, авиации и географии университета города Глазго. Кроме того, в настоящую книгу включен существенно переработанный материал монографии автора, опубликованной ранее.
Книга содержит свыше 200 тщательно отобранных библиографических ссылок, которые дадут читателю возможность расширить свои познания в интересующих его областях. Задачи, помещенные в конце глав, помогут студенту проверить усвоение материала. Ответы и указания к решению задач в необходимых случаях можно найти в конце книги.
Для чтения книги требуется знание основ дифференциального и интегрального исчислений и векторной алгебры. Рисунки и уравнения снабжены номерами, составленными из номера главы и порядкового номера рисунка или уравнения в данной главе.
В приложении приводятся таблицы, содержащие некоторые астрономические и математические данные.
Автор считает своим долгом выразить искреннюю признательность своим учителям, коллегам и студентам, прошлым и настоящим, за многочисленные и весьма полезные обсуждения. Мне также приятно поблагодарить инспектора Управления книгоиздательства за разрешение привести в приложениях I, III, IV астрономические данные, касающиеся планет и спутников, из «Дополнения к астрономическим эфемеридам», совет Британской астрономической ассоциации за разрешение привести в приложении IV (столбцы 6 и 7 таблицы) параметры спутников, взятые из справочника Британской астрономической ассоциации за 1977 г., а также моих коллег Д. Кларка за разрешение включить (с некоторыми изменениями) материалы из книг «Astronomy: Principles and Practice» и «Astronomy: Structure of the Universe» (A. E. Roy, D. Clarke, London, Adam Hilger, 1977) и проф. Д. Кинг-Хили за разрешение воспользоваться при построении диаграммы 10.2 рисунком 9 из его статьи «А Vie.v of Earth and Air».
Автор также признателен г-же Л. Уильямсон из отделения астрономии за кропотливую работу по подготовке рукописи книги.
Арчи Э. Рой
отделение астрономии университета в Глазго
