قوانين الحركة الكوكبية
Planetary Motion Laws

هى
القوانين التى اكتشفها جوهان كبلر Johannes Kepler خلال السنوات الأولى من
القرن السابع عشر الميلادى . فقد كان كبلر صديقاً حميماً لتيكو براهى
Tycho Brahe ، الفلكى التشيكى الذى أغرم برصد كوكب المريخ ، فجائت أرصاده
البصرية على درجة عالية من الدقة ، رغم بساطة آله الربع التى رصد بها
الكواكب . وعادت ثمرة الصداقة بين كبلر وبراهى ، هدية طيبة ، تلقاها كبلر
بسرور شديد وحماس ، جعل كبلر يعكف على الهدية بالدراسة والتحليل ، حتى
أسفرت أرصاد تيكو براهى الدقيقة عن قوانين الحركة الكوكبية الثلاثة لكبلر .

القانون الأول First Law
ينص
القانون الأول من قوانين الحركة الكوكبية على أن أى كوكب يتحرك فى مدار
بيضاوى حول الشمس التى تقع فى إحدى بؤرتيه . ولقد جاء هذا القانون مؤديا
لأفكار الفلكى البولندى كوبرنيكوس حول مركزية الكون ، وتلى ذلك إكتشاف
جاليليو لأقمار المشترى عام 1610 وأقمار زحل فيما بعد وكلها تتبع قوانين
كبلر .
ثم أوضح اسحق نيوتن Isaac Newton عام 1687 فى قانون آخر للحركة
أن الجسم المتحرك من مدار حول جسم آخر وبينهما قوة تجاذب تتناسب عكسياً مع
مربع المسافة بينهما ، يجب ان يتحركا فى قطع مخروطى ، يكون مدار بيضاوى إذا
كانت السرعة أقل من حد معين يتناسب مع قوة الجاذبية . ولهذا لا يقتصر
القانون الأول على الأجسام الدائرة حول الشمس فقط وإنما ينطبق على أجسام
سماوية أخرى . وبصفة عامة فهو قانون ينطبق على كل التوابع السائرة من مدار
تابع لقوة التربيع العكسى .

القانون الثانى Second Law
كان
كبلرفى حاجة إلى طريقة يعرف بها موقع الكوكب فى مداره عند لحظة معينة ومن
هنا ظهر القانون الثانى الذى ينص على أن المتجه نصف القطرى radius vector (
وهو الخط الوهمى الواصل بين البؤرة والكوكب ) للمدار البيضاوى يسبح مساحات
متساوية فى أزمنة متساوية ويترتب على ذلك أن تتغير سرعة الكوكب فى مداره
من نقطة لأخرى ، فهو يتحرك أسرع ما كان أقرب للشمس وأبطء ما كان أبعد منها .
وقد
تناول نيوتن هنا القانون بلإيضاح بأنه ىليس من الضرورى أن تتغير القوى
عكسياً تبعاً لمربع المسافة ، حيث يسرى القانون على كل قوى التجاذب بين
الجسمين . فالقانون الثانى يعبر عن مبدأ حفظ كمية الحركة الزاوية ، ولذا
يعبر القانون الثانى عن العلاقة بين أزواج الأجسام التى تربط بينهما قوى
نصف قطرية .

القانون الثالث Third Law
ينطبق القانون الأول
والثانى لكبلر على مدارات الكواكب ، كوكباً كوكباًُ فى دورانه حول الشمس .
ولكن القانون الثالث يعرف العلاقات التى تسرى على نظام من الكواكب . لذا
يقرر القانون الثالث أن النسبة بين مربع دورة الكوكب ( الزمن الذى ينقضى
ليقطع الكوكب دورة حول الشمس ) ومكعب متوسط نصف القطر ( متوسط المسافة لإلى
الشمس خلال الدورة ) ثابتة لجميع الكواكب .

وقد وجد أن أقمار
جاليليو الأربعة الدائرة حول المشترى تتبع هذا القانون ، وكذلك أقمار زحل .
ثم وضح نيوتن بعد ذلك أن هذا القانون ينطبق على أنظمة التوابع التى تدور
حول جسم مركزى يتجاذب معهم ، مثلما تجذب الشمس الكواكب ، بقوة تتناسب
عكسياً مع مربع المسافة .

وفى الحقيقة أن كلا من القوانين الثلاثة
لا يصف بإحكام حركة الكواكب حول الشمس ، لأن القوانين تفترض أن القوى
الوحيدة المؤثرة فى النظام هى تلك التى بين الكواكب كوكباً كوكباً وبين
الشمس . ولكن قانون الجاذبية العام لنيوتن يقرر أن هناك جاذبية بين الكواكب
بعضها البعض . فالقمر من دورانه حول الأرض تؤثر عليه جاذبية الشمس بدرجة
محسوسة ومعروفة قبل قوانين كبلر بإسم الإضطرابات perturbations ولكن تأثير
الكواكب على بعضها ضعيف ، ولهذا تنطبق قوانين كبلر عليها كتقريب أولى
لحركتها .