Эта книга — третья в задуманной мною серии учебных пособий по основным вопросам небесной механики — является продолжением двух предыдущих *).
Как показывает подзаголовок, книга посвящена изложению основ аналитических и качественных методов науки о движении небесных тел, а потому прежде всего следует установить, что под этим подразумевается.
В предыдущей книге было показано, что задачи небесной механики приводятся к рассмотрению систем обыкновенных дифференциальных уравнений, которые, однако, в конечном виде больше часто не интегрируются. Вследствие этого приходится прибегать к различным приближенным способам интегрирования, к которым относятся и различные приемы численного интегрирования, и методы последовательных приближений, и применение бесконечных рядов с известным характером сходимости.
Под аналитическими методами мы будем разуметь способы и приемы, дающие возможность получать общее или частное решение в виде конечно выраженного или бесконечного ряда с известным характером сходимости, позволяющим находить интересующие нас значения величин с любой степенью точности.
Настоящее издание является справочным руководством по классической и прикладной небесной механике. Оно существенно отличается от первого издания, увидевшего свет в 1971 году. В данном издании введена новая часть (часть IX), посвященная движению небесных тел около центра масс. Другие разделы небесной механики, охватывающие теорию невозмущенного и возмущенного движений небесных тел, аналитические, численные и качественные методы, значительно расширены и дополнены.
В новом изложении представлена часть VI, посвященная теории движения искусственных спутников Земли в гравитационном поле Земли, теории движения Луны и качественной небесной механике, составляющей содержание части X.
Отправным пунктом теории притяжения является закон всемирного тяготения И. Ньютона (1643—1727), сформулированный великим ученым в его бессмертном сочинении “Математические начала натуральной философии” (1687 г.) и признающийся до сих пор одним из основных законов природы.
Согласно этому закону всякие две материальные частицы взаимно притягиваются с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
Материальная частица — понятие физическое, под которым подразумевается весьма малое количество какого угодно вещества, газообразного, жидкого или твердого, занимающее весьма малый объем.
Абстрагируя и уточняя это несколько неопределенное понятие, придем к механическому понятию материальной точки, как геометрической точки пространства, т. е. объекту, не имеющему измерений, но обладающему конечной массой.
В монографии Г. Вейса изложены в основном математические аспекты космической геодезии: применяемые системы координат, функциональные зависимости между результатами измерений и необходимыми неизвестными, методы обработки результатов наблюдений.
Космическая геодезия дает эффективное средство для развития опорных высокоточных геодезических сетей глобального значения и определения общей фигуры Земли. Методы космической геодезии являются единственными для координатной привязки объектов, движущихся в околоземном пространстве, и явлений, происходящих в нем.
В книге приводятся также принципы наблюдений, теория оптической рефракции, разработанная автором, и использование Луны в геодезических целях.
Теория функций комплексного переменного ТФКП дошла до наших дней почти в том виде, в котором оставил нам ее создатель великий французский математик Огюстен Коши (1789-1857 гг.). Связность функций на комплексной плоскости наиболее адекватно отражает ту связность, которая существует в реальных физических процессах. Методы ТФКП применяются во всех областях математического естествознания, начиная от макромира и кончая микромиром. Алгебра комплексных чисел отвечает классическим операциям над действительными числами. Поле комплексных чисел получено из поля действительных чисел присоединением лишь одного корня квадратного уравнения, не имеющего решения на действительной оси. С точки зрения современной абстрактной алгебры поле комплексных чисел алгебраически замкнуто, то есть, рассматривая корни многочленов, нельзя получить новых чисел. Связность пространства, адекватно отражающего связность реального мира, требует создания аппарата комплексной пространственной алгебры с законами действительных и комплексных чисел.
Излагаются методы теории возмущений нелинейных систем обыкновенных дифференциальных уравнений с малым параметром. В основном рассматриваются гамильтоновы системы уравнений, а затем все выводы обобщаются на случай негамильтоновых систем. Отражены как классические, так и новые методы теории возмущений, в том числе и методы, созданные самим автором. Проведен сравнительный анализ разных методов. Описание теоретических основ методов проиллюстрировано примерами из механики.
Глубина, подробность и ясность изложения делают книгу весьма полезной как для специалистов по качественной теории дифференциальных уравнений и по небесной механике, так и для начинающих исследователей.
Монография, посвященная систематическому изложению вопросов исследования релятивистских эффектов в движении небесных тел.
В книге рассматриваются основные результаты, полученные в последние годы физиками и астрономами по проблеме движения макроскопических тел в общей теории относительности, и изучаются их разнообразные приложения к исследованию движения тел Солнечной системы. Ряд результатов принадлежит автору книги. Рассмотрение проблемы релятивистской небесной механики предваряет изложение математического аппарата общей теории относительности.
Книга рассчитана на астрономов и физиков, как специалистов, так и аспирантов и студентов старших курсов университетов.
Основное содержание книги известных американских астрономов Д. Брауэра и Дж. Клеменса «Методы небесной механики» заключается в подробном изложении основных методов небесной механики, применяющихся при численном решении различных практических задач (движение Луны, планет, искусственных спутников Земли).
Каждая глава содержит множество примеров и подробную аннотированную библиографию. Для изучения книги не требуется значительной математической или астрономической подготовки — достаточно базового знакомства с основами высшей математики.
Важные разделы включают интерполяцию, численные методы, интегрирование, обработку наблюдений, вариации параметров орбит и прочее. Эти аспекты делают книгу полезной для специалистов, работающих с задачами движения тел солнечной системы, искусственных спутников Земли и космических аппаратов.
Кроме того, для российского читателя добавлена общирная библиография на русском языке.
В книге достаточно широко и на современном уровне знаний рассмотрены оригинальные методы статистической обработки автономной информации и формирования команд коррекции космических траекторий. Изложены основы небесной механики, необходимые для разработки теории наведения.
Книга представляет большой интерес для широкого круга специалистов, вместе с тем она будет полезна студентам вузов.
В монографии рассмотрены нелинейные задачи определения движения космических объектов по результатам измерений. Большое внимание уделено условиям правильности (регулярности) математической постановки задач этого класса, которые могли бы гарантировать получение единственного решения с заданными оптимальными свойствами.
Даны рекомендации по проектированию нелинейных алгоритмов обработки измерительной информации на основе анализа структурных свойств задачи: адекватности модели, наблюдаемости измеряемых параметров, состоятельности критерия качества.
Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников, занимающихся проектированием и испытаниями ракетно-космической техники. Она может быть полезна преподавателям и студентам вузов соответствующих специальностей.
