La mecánica celeste es la rama de la astronomía que se ocupa de los movimientos de los objetos en el espacio exterior . Históricamente, la mecánica celeste aplica principios de la física ( mecánica clásica ) a objetos astronómicos, como estrellas y planetas , para producir datos de efemérides .
La mecánica celeste analítica moderna comenzó con los Principia de Isaac Newton de 1687. El nombre "mecánica celeste" es más reciente que eso. Newton escribió que el campo debería llamarse "mecánica racional". El término "dinámica" apareció un poco más tarde con Gottfried Leibniz , y más de un siglo después de Newton, Pierre-Simon Laplace introdujo el término "mecánica celeste". Antes de Kepler, había poca conexión entre la predicción exacta y cuantitativa de las posiciones de los planetas, usando técnicas geométricas o aritméticas , y las discusiones contemporáneas sobre las causas físicas del movimiento de los planetas.
Johannes Kepler (1571-1630) fue el primero en integrar estrechamente la astronomía geométrica predictiva, que había sido dominante desde Ptolomeo en el siglo II hasta Copérnico , con conceptos físicos para producir una Nueva Astronomía, Basada en Causas, o Física Celestial en 1609. Su trabajo condujo a las leyes modernas de las órbitas planetarias , que desarrolló utilizando sus principios físicos y las observaciones planetarias realizadas por Tycho Brahe . El modelo de Kepler mejoró enormemente la precisión de las predicciones del movimiento planetario, años antes de que Isaac Newton desarrollara su ley de la gravitación en 1686.
A Isaac Newton (25 de diciembre de 1642–31 de marzo de 1727) se le atribuye la introducción de la idea de que el movimiento de los objetos en los cielos, como los planetas , el Sol y la Luna , y el movimiento de los objetos en el suelo, como balas de cañón y manzanas que caen, podría describirse mediante el mismo conjunto de leyes físicas . En este sentido unificó las dinámicas celeste y terrestre . Usando la ley de gravitación universal de Newton , probar las leyes de Kepler para el caso de una órbita circular es simple. Las órbitas elípticas implican cálculos más complejos, que Newton incluyó en sus Principia .
Después de Newton, Lagrange (25 de enero de 1736–10 de abril de 1813) intentó resolver el problema de los tres cuerpos , analizó la estabilidad de las órbitas planetarias y descubrió la existencia de los puntos de Lagrange . Lagrange también reformuló los principios de la mecánica clásica , enfatizando la energía más que la fuerza y desarrollando un método para usar una sola ecuación de coordenadas polares para describir cualquier órbita, incluso aquellas que son parabólicas e hiperbólicas. Esto es útil para calcular el comportamiento de los planetas y cometas y demás. Más recientemente, también se ha vuelto útil para calcular trayectorias de naves espaciales .
Simon Newcomb (12 de marzo de 1835–11 de julio de 1909) fue un astrónomo canadiense-estadounidense que revisó la tabla de posiciones lunares de Peter Andreas Hansen . En 1877, asistido por George William Hill , recalculó todas las principales constantes astronómicas. Después de 1884, concibió con AMW Downing un plan para resolver mucha confusión internacional sobre el tema. Cuando asistió a una conferencia de estandarización en París , Francia, en mayo de 1886, el consenso internacional era que todas las efemérides debían basarse en los cálculos de Newcomb. Una conferencia posterior en 1950 confirmó las constantes de Newcomb como el estándar internacional.