여기, [천체 역학(Celestial Mechanics)]에서는 뉴턴 법칙이 적용되는 고전 역학을 기반으로 천체의 운동에 대해서 다루는 역사가 오래된 순수 천문학의 한 분야를 공부하게 될 것입니다.
여기있는 내용을 학습하고자 프린트해서 쓰는 것은 괜찮지만 상업적인 용도로 쓰이는 것을 불가합니다.
천문학, 천체역학, 인공위성이나 로켓의 궤도 등에 큰 관심이 있는 분에게 좋은 자료가 될 것입니다.
대부분은 1960년대에 출반된 "매커스키(McCUSKEY)"의 "Introduction to Celestial Mechnics"의 내용을 기반으로 한 천체역학 강의 내용이 담겨 있습니다. 먼저 천체의 운동에 관한 "역학" 공부를 시작하기 위해서 강체의 운동이나 중심력과 같은 내용을 잘 알아야 하는데, 1, 2장에는 그러한 내용의 기초가 담겨져 있습니다. 2, 3장부터는 본격적으로 천체의 운동에 대해서 다루게 되며 4장과 5장을 거치면서 2체에 대한 궤도문제와 3체에 대해 다루고 마지막 장에서는 섭동에 대해 공부하게 될 것입니다. 이곳의 내용을 기존에 출판된 책의 단순한 해석으로 채우는 것이 아니라, 충실한 이해와 함께 다시 잘 정리하는 작업 ....또 필요한 내용을 추가하고 어색한 내용은 과감히 삭제하는 등, 우리들의 새로운 학습 노트가 되도록 할 것입니다.
Contents
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동역학의 기초 (FUNDAMENTAL DYNAMICS)
천체의 운동을 이해하기 위해서 필요한, 역사적인 이야기와 함께 기초적인 일반 역학 지식들을 뉴턴 역학을 중심으로 서술해 나갑니다. 먼저 강체운동의 kinematics를 논한 후 dynamics의 기초 이론과 포텐셜을 간략하게 다루었습니다.
1-1. 서론 (introduction)
1-2. 곡선 운동에서의 운동학
1-3. 면적 속도
1-4. 곡선 운동에서의 동역학
1-5. 구에 의한 포텐셜
1-6. 입자계(system of particle)
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중심력 운동 (CENTRAL FORCE MOTION)
천체의 운동은 모두 중심력 운동이라 할 수 있습니다. 이 장에서는 면적 속도를 먼저 논한 뒤 에너지와 운동량의 보존에 맞추어 궤도 방정식을 이끌어 내게 됩니다. 중력을 받아 생기는 천체의 궤도에 대한 기본적인 성질에 대해서 타원, 포물, 쌍곡 궤도를 들어 설명한 후 천체들 사이에 작용하는 중력의 성질에 대해 간략하게 정리하게 됩니다.
2-1. 면적의 법칙
2-2. 선속도와 각속도
2-3. 각운동량과 에너지의 적분
2-4. 궤도의 방정식
2-5. 역제곱 힘
2-6. 궤도에서 힘의 법칙 유도
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이체 문제(THE TWO-BODY PROBLEM)
본격적인 궤도 역학을 위한 기초가 되는 부분이라 할 수 있습니다. 그래서 궤도 평면 좌표계에 친숙해져야 할 겁니다. 또한 좌표계의 변환에 대해 공부하게 되므로 이에 필요한 벡터나 행렬 대수학에 익숙해지면 좋을 것입이다.(물론 필요한 부분만 선택적으로 이해를 해 둘 수도 있겠죠.) 이 장에서는 부분부분의 수식 전개보다는 전체 내용의 연결성에 대해 이해를 먼저 해 두는 것이 좋을 것입니다...
3-1. 질량 중심의 운동
3-2. 상대 운동
3-3. 면적 적분
3-4. 초기 위치와 속도로부터 궤도요소 구하기
3-5. 운동의 특성
3-6. 중력 상수
3-7. 케플러 방정식
3-8. 타원 궤도에서의 위치
3-9. 포물선 궤도상에서의 위치
3-10. 쌍곡선 궤도상에서의 위치
3-11. 포물선에 가까운 궤도에서의 위치
3-12. 천구상에서의 위치
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궤도의 계산 (COMPUTATION OF ORBIT)
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삼체 그리고 n체 문제 (THE THREE- & n-BODY PROBLEMS)
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섭동이론(THEORY OF PERTURBATIONS)
관련자료/사이트
- Rorger R. Bate 외 2, Fundamentals of ASTRODYNAMICS