Что такое космическая скорость?

космическая скорость Интересные факты

В космосе, друзья мои, летать нужно быстро! Другого пути нет! Ведь наша Земля, похоже, имеет что-то против того, чтобы ее обитатели бесцельно слонялись по космосу. И поэтому она крепко держит нас силой своей гравитации. Не верите? Это очень легко продемонстрировать. Например, представьте, что Вы берете камень. Нет, камень мало. Возьмите кирпич😁. И подбросьте его что есть силы в воздух. Результат всем известен: кирпич упадет обратно на Землю. Вы можете бросать его все сильнее и быстрее, и он будет лететь все выше, все дольше оставаясь в воздухе….

Но рано или поздно он снова окажется на Земле.

Однако есть одна хитрость. Если бросить кирпич очень быстро, то он может улететь в космос! Как говорится, ёж птица гордая, пока не пнешь – не полетит😀.

Первая космическая скорость

Исаак Ньютон был умный мужик. Голова! И именно он был одним из первых, кто провел по этому поводу интересный мысленный эксперимент. Исаак Исаакович представил большую пушку, способную стрелять ядрами, развивающими при этом очень высокую скорость. Итак, чем быстрее ядро, тем дальше оно летит. Это очевидно. И если запустить его с достаточно высокой скоростью, оно не просто улетит далеко. Оно сможет облететь вокруг Земли!

космические скорости
Космические скорости. Иллюстрация. Из открытых источников.

Необходимую для этого скорость легко рассчитать. Для этого достаточно знать, насколько сильно гравитационное притяжение Земли и радиус нашей планеты. Сэр Исаак Ньютон знал это лучше, чем кто-либо другой. Путем нехитрых расчетов он пришел к выводу, что пушечное ядро ​​должно двигаться со скоростью ровно 7,91 километра в секунду, чтобы совершить один оборот вокруг Земли.

На деле, конечно, все сложнее. Атмосфера нашей планеты очень быстро затормозила бы пушечное ядро, заставив его упасть на Землю гораздо раньше. К тому же сила гравитации не везде на нашей планете одинакова. Есть небольшие вариации. Они возникают из-за не совсем равномерного распределения массы внутри Земли.

Но в качестве приблизительной модели подход Ньютона работает достаточно хорошо. И вычисленная ученым скорость теперь называется первая космическая скорость. Все, что движется хотя бы с такой скоростью, на самом деле просто падает обратно на поверхность Земли. Поскольку все еще находится во власти силы земного притяжения! Наше ядро продолжит все время падать на Землю. Но так как оно при этом движется вперед огромной скоростью, а Земля, как известно, примерно сфера, траектория падения как бы огибает эту сферу. И поэтому получается, что ядро падает не на Землю, а как бы вокруг Земли. Вот почему используют термин «свободное падение», когда хотят описать, как, например, космические корабли или космонавты движутся в космосе. На самом-то деле они все время падают! Но делают это так быстро, что не ударяются о Землю, а продолжают лететь над ней.

Советуем почитать  Квазар. Далекий маяк Вселенной

Вторая космическая скорость

Но что, если нам вдруг понадобилось не просто обогнуть Землю? Что, если мы решили покинуть ее? Тогда, конечно, нужно разогнаться еще быстрее. Если бы пушка Ньютона могла стрелять ядром со скоростью 11,2 километра в секунду, последнее не только перестало бы падать обратно на Землю. Оно избежало бы влияния гравитационной силы нашей планеты!

С первой космической скоростью Вы можете предотвратить падение ядра на планету. Однако не можете заставить его покинуть орбиту вокруг Земли. Поскольку гравитационное притяжение нашей планеты будет все еще достаточно сильным, чтобы позволить ядру улететь в космос.

Здесь нужна так называемая «вторая космическая скорость». Или так называемая «скорость убегания». Как следует из ее названия, это скорость, двигаясь с которой можно избежать влияния гравитационного притяжения нашей планеты. Если пушка выстрелит со скоростью не менее 11,2 км/с, то дело сделано. С такой скоростью можно не только попасть в космос. Но и покинуть окрестности Земли. И даже добраться до других небесных тел. Таких например как Марс.

11,2 километра в секунду — это очень быстро. Ракета, запущенная с Земли, тоже штука быстрая. Но, как правило, не настолько. Но и это не обязательно. Вторую космическую скорость можно достичь однократным ускорением. Однако в случае с пушечным ядром его нужно будет сразу разгонять до второй космической скорости, если мы хотим, чтобы оно достигло Марса. Потому что у него собственных устройств для создания тяги нет. А вот у ракет есть двигатели, которые обеспечивают им постоянную тягу, и постоянно увеличивают скорость.

Немного помогает во всех этих делах и вращение Земли. Если запускать ракету с учетом вращения нашей планеты, то можно использовать часть импульса этого вращения для того, чтоб развить нужную скорость. Именно поэтому многие космодромы расположены недалеко от экватора. Ведь именно здесь вращение Земли помогает космическим аппаратам выходить в космос с минимальными усилиями.

Советуем почитать  Что будет с Землей после гибели Солнца?

Итак, поехали дальше.

Третья космическая скорость

Со второй космической скорость мы избавились от влияния Земли. Теперь на наш космический аппарат своей гравитацией влияет… Солнце! Его масса составляет 99,9 процента от общей массы Солнечной системы! И влияние его гравитационных сил, соответственно, весьма велико. Со второй космической скоростью мы ничего не можем с этим поделать. И если мы захотим покинуть не просто Землю, но и Солнечную систему, нам придется разгоняться еще быстрее.

Скорость, необходимая для этого, зависит от того, насколько далеко Вы находитесь от Солнца. Если стартовать прямо с поверхности нашей звезды, потребуется развить целых 617,5 километров в секунду, чтобы оторваться от него! Но если мы начнем с Земли, все обстоит немного проще. Потому что здесь мы можем взять с собой не только импульс, который дает нам вращение Земли вокруг своей оси, но и импульс, с которым сама Земля движется вокруг Солнца. Если стартовать с Земли, потребуется разогнаться до 16,7 километров в секунду, чтобы покинуть сферу влияния Солнца. Это третья космическая скорость.

Итак, мы наконец выбрались из Солнечной системы. Теперь нужно начать думать о том, как двигаться дальше.

Четвертая космическая скорость

Солнце — одна из многих миллиардов звезд, которые вместе составляют Млечный Путь. Вся масса нашей Галактики гравитационно удерживает звезды, из которых она состоит. Точно так же, как Земля и Солнце своей силой удерживают наши космические корабли. Рассчитать, насколько быстрым нужно быть, чтобы покинуть Млечный Путь – это задача не из простых. Поскольку масса нашей Галактики не сосредоточена в одной точке. На самом деле она причудливо распределена по всему Млечному Пути в виде звезд, больших газовых облаков и сгустков темной материи. Звезды не движутся по простым орбитам как планеты. Они следуют сложными путями через всю Галактику!

Советуем почитать  Экраноплан для спасения космонавтов

В этом случае гораздо больше, чем раньше, имеет значение то место, где Вы находитесь. Солнце находится на окраинах Млечного Пути. И движется вокруг его центра со скоростью около 220 километров в секунду. Конечно, мы можем взять этот импульс с собой, когда начнем наше межгалактическое путешествие с поверхности Земли. Но все равно потребуется около 530 километров в секунду, чтобы покинуть поверхность нашей планеты достаточно быстро, чтобы ни Земля, ни Солнце, ни весь Млечный Путь не смогли Вас удержать! Эта скорость называется четвертой космической.

Но до таких скоростей нам еще далеко. Мы только несколько десятков лет назад научились превышать первую космическую скорость и летать в космос. Мы исследовали окрестности Земли и посетили другие планеты. Однако до сих пор мы смотрим на звезды лишь издалека. И ни мы, люди, ни наши автоматические космические корабли до сих пор не покидали пределы Солнечной системы.

Хотя по крайней мере некоторые из них уже находятся в пути.

Понравилась статья? Поделитесь ей в социальных сетях! Огромное спасибо!
Живой Космос
Добавить комментарий