Перша космічна швидкість

На тіло, яке рухається навколо Землі, діє тільки одна сила - це сила тяжіння нашої планети. Об`єкт при цьому буде рухатися нерівномірно і неравноускоренно. Це відбувається тому, що прискорення і швидкість в даному випадку не будуть задовольняти умовам рівномірного / рівноприскореного руху з постійною за напрямком і величиною швидкістю / прискоренням. Ці два вектори (швидкості і прискорення) у міру руху по орбіті будуть увесь час міняти свій напрямок. Тому такий рух іноді називають рухом з постійною швидкістю по круговій орбіті

Перша космічна - швидкість, яку потрібно додати тілу, щоб вивести його на кругову орбіту. При цьому воно стане подібно штучному супутнику Землі. Іншими словами, перша космічна - швидкість, досягнувши яку тіло, що рухається над поверхнею Землі, не впаде на неї, а буде продовжувати рух по орбіті.

Для зручності обчислень можна розглядати цей рух як відбувається в неінерціальної системи відліку. Тоді тіло на орбіті можна буде вважати перебувають у стані спокою, так як на нього будуть діяти дві сили: відцентрова і тяжіння. Отже, перша космічна швидкість буде обчислюватися, виходячи з розгляду рівності цих двох сил.

Розраховується вона за певною формулою, в якій враховується маса планети, маса тіла, гравітаційна стала. Підставивши відомі значення в певну формулу, отримують: перша космічна швидкість - 7,9 кілометрів в секунду.

Крім першої космічної існують друга і третя швидкості. Кожна з космічних швидкостей обчислюється за певним формулам і інтерпретується фізично як швидкість, при якій будь-яке тіло, що запускається з поверхні планети Земля, стає або штучним супутником (це станеться при досягненні першої космічної швидкості), або виходить з поля тяжіння Землі (це відбувається при досягненні другої космічної швидкості), або піде з Сонячної системи, долаючи тяжіння Сонця (це відбувається при третьою космічною швидкістю).

Космічний апарат, набравши швидкість, рівну 11,18 кілометрів в секунду (друга космічна), може летіти в бік планет в Сонячній системі: Венери, Марса, Меркурія, Сатурна, Юпітера, Нептуна, Урана. Але щоб досягти якої-небудь з них, потрібно враховувати їх рух.

Раніше вчені вважали, що рух планет рівномірне і відбувається по колу. І тільки І. Кеплер встановив справжню форму їх орбіт і закономірність, за якої змінюються швидкості руху небесних тіл при їх обертанні навколо Сонця.

Поняття космічної швидкості (першої, другої або третьої) застосовується при розрахунку руху штучного тіла в гравітаційному полі будь-якої планети або її природного супутника, а також Сонця. Так можна визначити космічну швидкість, наприклад, для Місяця, Венери, Меркурія та інших небесних тіл. Ці швидкості повинні обчислюватися за формулами, в яких враховується маса небесного тіла, силу тяжіння якої потрібно подолати

Третя космічна може бути визначена виходячи з умови, що космічний апарат повинен мати по відношенню до Сонця параболічну траєкторію руху. Для цього під час запуску біля поверхні Землі і на висоті близько двохсот кілометрів його швидкість повинна бути рівною приблизно 16,6 кілометрів на секунду.

Відповідно космічні швидкості можуть бути розраховані також і для поверхонь інших планет і їх супутників. Так, наприклад, для Місяця перша космічна складе 1,68 кілометрів в секунду, друга - 2,38 кілометрів на секунду. Друга космічна швидкість для Марса і Венери, відповідно, дорівнює 5,0 кілометрів в секунду і 10,4 кілометра в секунду.