Dangaus mechanika, reliatyvistinė erdvė ir planetų fizika
Astrofizika tiria makroskopinę kūnų sąveiką tarpplanetiniais atstumais ir kosminiais laiko masteliais. Mūsų planetinės sistemos struktūros pažinimui būtina integruoti Niutono gravitaciją, Keplerio orbitinę dinamiką, invariantinį šviesos greitį bei tikslias sukimosi efemerides.
Keplerio dinamika, heliocentrinės efemeridės ir tūrio matematika
Planetos skrieja deterministinėmis elipsinėmis orbitomis aplink Saulę, paklusdamos gravitacinėms centrinėms jėgoms. Saulės sistemos laikrodis ir planetų orbitos seka realaus laiko heliocentrine koordinates, susietas su standartine J2000 epocha, modeliuodamas orbitinius greičius, vidutines anomalijas bei orbitinius rezonansus tarp vidinių uolėtųjų planetų ir išorinių dujinių milžinų.
Gravitacinis masės pasiskirstymas lemia planetų geologiją ir atmosferos išlaikymą. Planetų masės ir dydžio palyginimas įvertina geometrinį tūrio mastelį (V ∝ r³), paviršiaus gravitacinį pagreitį (g = GM / r²) bei vidutinius tankius. Ši kiekybinė analizė atskleidžia kontrastą tarp didelio tankio uolėtųjų kūnų su geležies ir silikatų branduoliais bei mažo tankio dujinių milžinų, apgaubtų vandenilio ir helio apvalkalais.
Reliatyvistinis fotonų vėlavimas, Mėnulio topografija ir archeoastronomija
Elektromagnetinė spinduliuotė vakuume sklinda fundamentaliu šviesos greičiu (c = 299,792,458 m/s). Šviesos greičio keitiklis apskaičiuoja reliatyvistinius fotonų tranzito laikus, paversdamas fizinius atstumus astronominiais vienetais (AU), šviesminutėmis, šviesmečiais ir parsekais į tikslius signalų vėlavimus Saulės sistemoje bei giliojo kosmo erdvėje.
Netolimoje Žemės erdvėje Mėnulis yra gravitaciškai surištas sinchroniniame sukimesi, atsukęs į Žemę tik vieną pusrutulį. Mėnulio fazių tyrinėtojas apskaičiuoja saulės apšvietimo kampus, pusšešėlių ribas ir 29.53 dienos sinodinį mėnesį nuo jaunaties iki pilnaties. Senovės astronomai šiuos ciklus sistemino ypatingu matematiniu tikslumu: Majų kalendoriaus skaičiuoklė sinchronizuoja šventąjį 260 dienų Tzolk'in, 365 dienų saulės Haab' ir Ilgojo skaičiavimo ciklą pagal 584 dienų Veneros sinodinį pasirodymą danguje.