Космічна швидкість

Будь-який предмет, будучи підкинутим вгору, рано чи пізно опиняється на земній поверхні, будь то камінь, аркуш паперу або просте пір`їнка. У той же час, супутник, запущений в космос півстоліття тому, космічна станція або Місяць продовжують обертатися по своїх орбітах, немов на них зовсім не діє сила тяжіння нашої планети. Чому так відбувається? Чому Місяці не загрожує впасти на Землю, а Земля не рухається назустріч до Сонця? Невже на них не діє всесвітнє тяжіння?

Зі шкільного курсу фізики ми знає, що всесвітнє тяжіння впливає на будь-яке матеріальне тіло. Тоді логічно буде припустити, що є якась сила, що нейтралізує дію гравітації. Цю силу прийнято називати відцентрової. Її дія легко відчути прив`язавши на один кінець нитки невеликий вантаж і розкрутивши його по колу. При цьому чим більше швидкість обертання тим сильніше натяг нитки, а чим повільніше вращаем ми вантаж тим більша ймовірність, що він впаде вниз.

Таким чином ми впритул наблизилися до поняття «космічна швидкість». У двох словах її можна описати як швидкість, що дозволяє будь-якому об`єкту подолати тяжіння небесного тіла. В якості небесного тіла може виступати планета, її супутник, Сонячна або інша система. Космічна швидкість є у кожного об`єкта, який рухається по орбіті. До слова сказати, розмір і форма орбіти космічного об`єкта залежать від величини і напряму швидкості, яку даний об`єкт отримав на момент вимикання двигунів, і висоти, на якій відбулося дану подію.

Космічна швидкість буває чотирьох видів. Найменша з них - це перша. Це найменша швидкість, яка повинна бути у космічного апарату, щоб він вийшов на кругову орбіту. Її значення можна визначити за такою формулою:

V1 = radic-micro- / r, де

micro- - геоцентрична гравітаційна стала (micro- = 398603 * 10 (9) м3 / с2) -

r - відстань від точки запуску до центру Землі.

Через те, що форма нашої планети не є ідеальним кулею (на полюсах вона як би трохи плеската), то відстань від центру до поверхні більше всього на екваторі - 6378,1 • 10 (3) м, а найменше на полюсах - 6356,8 • 10 (3) м. Якщо взяти середню величину - 6371 • 10 (3) м, то отримаємо V1 рівною 7,91 км / с.

Чим більше космічна швидкість буде перевищувати цю величину, тим більш витягнуту форму набуватиме орбіта, віддаляючись від Землі на все більшу відстань. У якийсь момент ця орбіта розірветься, прийме форму параболи, і космічний апарат відправиться борознити космічні простори. Для того щоб покинути планету, у корабля повинна бути друга космічна швидкість. Її можна розрахувати за формулою V2 = radic-2micro- / r. Для нашої планети ця величина дорівнює 11,2 км / с.

Астрономи давно вже визначили, чому дорівнює космічна швидкість, як перша, так і друга, для кожної планети нашої рідної системи. Їх нескладно розрахувати за вищенаведеними формулами, якщо замінити константу micro- на твір fM, в якому M - маса цікавить небесного тіла, а f - постійна тяжіння (f = 6,673 х 10 (-11) м3 / (кг х с2).

Третя космічна швидкість дозволить будь-якому космічному кораблю подолати тяжіння Сонця і покинути рідну Сонячну систему. Якщо розраховувати її відносно Сонця, то вийде значення 42,1 км / с. А для того щоб з Землі вийти на околосолнечную орбіту, знадобиться розігнатися до 16,6 км / с.

Ну і, нарешті, четверта за рахунком космічна швидкість. З її допомогою можна подолати тяжіння безпосередньо самої галактики. Її величина варіюється залежно від координат галактики. Для нашого Чумацького Шляху ця величина складає приблизно 550 км / с (якщо розраховувати відносно Сонця).