Касмічная хуткасць

Любы прадмет, быўшы падкінутыя ўверх, рана ці позна аказваецца на зямной паверхні, няхай гэта будзе камень, ліст паперы або простае пёрка. У той жа час, спадарожнік, запушчаны ў космас паўстагоддзя таму, касмічная станцыя або Месяц працягваюць круціцца па сваіх арбітах, нібы на іх зусім не дзейнічае сіла прыцягнення нашай планеты. Чаму так адбываецца? Чаму Месяцы ня пагражае зваліцца на Зямлю, а Зямля ня рухаецца насустрач да Сонца? Няўжо на іх не дзейнічае сусветнае прыцягненне?

Са школьнага курсу фізікі мы ведае, што сусветнае прыцягненне ўздзейнічае на любое матэрыяльнае цела. Тады лагічна будзе выказаць здагадку, што ёсць нейкая сіла, нейтралізуе дзеянне гравітацыі. Гэтую сілу прынята называць цэнтрабежнай. Яе дзеянне лёгка адчуць прывязаўшы на адзін канец ніткі невялікі груз і раскруціўшы яго па акружнасці. Пры гэтым чым больш хуткасць кручэння тым мацней нацяжэнне ніткі, а чым павольна круціць мы груз тым больш верагоднасць, што ён ўпадзе ўніз.

Такім чынам мы ўшчыльную наблізіліся да паняцця «касмічная хуткасць». У двух словах яе можна апісаць як хуткасць, якая дазваляе любому аб'екта пераадолець прыцягненне нябеснага цела. У якасці нябеснага цела можа выступаць планета, яе спадарожнік, Сонечная або іншая сістэма. Касмічная хуткасць ёсць у кожнага аб'екта, які рухаецца па арбіце. Дарэчы сказаць, памер і форма арбіты касмічнага аб'екта залежаць ад велічыні і кірункі хуткасці, якую дадзены аб'ект атрымаў на момант выключэння рухавікоў, і вышыні, на якой адбылося дадзеную падзею.

Касмічная хуткасць бывае чатырох відаў. Самая меншая з іх - гэта першая. Гэта найменшая хуткасць, якая павінна быць ў касмічнага апарата, каб ён выйшаў на кругавую арбіту. Яе значэнне можна вызначыць па такой формуле:

V1 = √μ / r, дзе

μ - геацэнтрычнай гравітацыйная пастаянная (μ = 398603 * 10 (9) м3 / с2);

r - адлегласць ад пункту запуску да цэнтра Зямлі.

З-за таго, што форма нашай планеты не з'яўляецца ідэальным шарам (на канцавоссях яна як бы трохі пляскаты), то адлегласць ад цэнтра да паверхні больш за ўсё на экватары - 6378,1 • 10 (3) м, а менш за ўсё на канцавоссях - 6356,8 • 10 (3) м. Калі ўзяць сярэднюю велічыню - 6371 • 10 (3) м, то атрымаем V1 роўнай 7,91 км / с.

Чым больш касмічная хуткасць будзе перавышаць дадзеную велічыню, тым больш выцягнутую форму будзе набываць арбіта, аддаляючыся ад Зямлі на ўсе большую адлегласць. У нейкі момант гэтая арбіта разарвецца, прыме форму парабалы, і касмічны апарат адправіцца баразніць касмічныя прасторы. Для таго каб пакінуць планету, у карабля павінна быць другая касмічная хуткасць. Яе можна разлічыць па формуле V2 = √2μ / r. Для нашай планеты гэтая велічыня роўная 11,2 км / с.

Астраномы даўно ўжо вызначылі, чаму роўная касмічная хуткасць, як першая, так і другая, для кожнай планеты нашай роднай сістэмы. Іх нескладана разлічыць па вышэйпрыведзеных формулах, калі замяніць канстанту μ на твор fM, у якім M - маса які цікавіць нябеснага цела, а f - пастаянная прыцягнення (f = 6,673 х 10 (-11) м3 / (кг х с2).

Трэцяя касмічная хуткасць дазволіць любому касмічнаму караблю пераадолець прыцягненне Сонца і пакінуць родную Сонечную сістэму. Калі разлічваць яе адносна Сонца, то атрымаецца значэнне 42,1 км / с. А для таго каб з Зямлі выйсці на околосолнечной арбіту, спатрэбіцца разагнацца да 16,6 км / с.

Ну і, нарэшце, чацвёртая па ліку касьмічная хуткасьць. З яе дапамогай можна пераадолець прыцягненне непасрэдна самой галактыкі. Яе велічыня вар'іруецца ў залежнасці ад каардынат галактыкі. Для нашага Млечнага Шляху гэтая велічыня складае прыкладна 550 км / с (калі разлічваць адносна Сонца).