تتحرك الأجسام السماوية في مساراتها بسبب التفاعلات الجاذبية بينها وبين الجسم الذي يؤثر عليها، مثل الشمس والكواكب والأقمار والكويكبات والنجوم الأخرى. وتتميز المكانيكا السماوية عن غيرها من فروع الفيزياء بأنها تستخدم القوى الجاذبية لتوصيف حركة الأجسام السماوية، فتسمح بحساب مساراتها المستقبلية والسابقة.
تعتبر القوانين الثلاثة لنيوتن للحركة هي الأساس في الميكانيكا السماوية، وتتضمن هذه القوانين:
1. قانون حفظ الزخم: يقول هذا القانون إنه في غياب القوى الخارجية، يحافظ النظام على قيمة الزخم الإجمالية لجميع الأجسام السماوية المتحركة.
2. قانون نيوتن الثاني: يقول هذا القانون إن قوة المسار المتحرك فيها تكون متناسبة مع القوة الجاذبية التي تؤدي إلى هذا المحرك، وتتناسب أيضًا زمنيًا مع هذه القوة.
3. قانون نيوتن الثالث: يقول هذا القانون إن أي عملية تفاعلية تتضمن جسمين، فإن القوة الناتجة عن دفع الأول يساوي القوة الناتجة عن الجسم الثاني المساوية في العكس.
وتشمل المفاهيم الأساسية الأخرى في الميكانيكا السماوية:
– قوة الجاذبية: هي القوة الناتجة عن تفاعل الشد بين جميع الأجسام السماوية. تتناسب قوة الجاذبية بشكل عكسي مع مربع المسافة بين الجسمين.
– السرعة: هي معدل تغير موقع الجسم خلال فترة محددة من الزمن.
– الزمن: هو الفترة التي يخضع فيها الجسم إلى حركة، أو الفترة المؤرشفة في الحركة.
– التسارع: هو معدل تغير السرعة.