de Michael J. I. Brown, conversația
uitați-vă la lună și nu este greu să o imaginați ca pe o planetă. O minge de rocă cu diametrul de 3.476 de kilometri, cu câmpii de bazalt și lanțuri muntoase, a căror atracție gravitațională produce maree aici pe Pământ.
În ciuda masei sale vaste și a atracției gravitaționale, luna face o treabă excelentă de a nu cădea pe Pământ. De ce? Pentru că Luna este pe orbită.conceptele de gravitație și orbite au fost dezvoltate de-a lungul secolelor de figuri legendare ale științei, inclusiv Galileo Galilei, Johannes Kepler, Isaac Newton și Albert Einstein.
sateliții pe orbită sunt folosiți în mod obișnuit pentru comunicare, imagistică și navigație – totuși mulți oameni nu înțeleg cum acești sateliți rămân în spațiu.
mergând lateral
o concepție greșită comună despre călătoriile spațiale și lipsa de greutate este că acestea rezultă dintr-o absență a gravitației. În timp ce atracția gravitațională de pe Pământ scade pe măsură ce cineva merge mai departe în spațiu, nu dispare niciodată în întregime. Dă drumul unei mingi la 100.000 km deasupra pământului și cade treptat.
cum se opresc sateliții și lunile să se prăbușească? Mergând lateral.
Newton poate nu a fost distractiv la petreceri, dar el ar putea crea un experiment de gândire cracare. Pentru a ilustra mișcarea sateliților, el a creat tunul lui Newton.
când trageți un tun orizontal pe pământ, mingea de tun merge la o anumită distanță în timp ce cade la pământ. Foc mingea tun mai repede din tun și se va deplasa mai departe în jurul Pământului înainte de crashing.
Ce se întâmplă dacă ai putea trage ghiulea cu o viteză incredibilă de 8 kilometri pe secundă? Mingea de tun ar urma curbura Pământului, fiind trasă spre Pământ de gravitație, dar fără a ajunge niciodată la sol.
cel puțin ar fi în experimentul de gândire al lui Newton, fără rezistență la aer și un tun magic puternic.
urcarea
tunul lui Newton rămâne un experiment de gândire, dar în secolul 20 a devenit în cele din urmă posibil să călătorești cu viteze de 8 kilometri pe secundă. Nu cu tunuri, ci cu rachete.în afară de faptul că este mai confortabilă decât un tun, o rachetă poate călători dincolo de 100 de kilometri altitudine și apoi poate accelera la 8 kilometri pe secundă în golul spațiului. La această viteză este nevoie de doar 90 de minute pentru a înconjura globul.odată ajunși pe orbită, motoarele rachetelor pot fi oprite și o navă spațială poate naviga în jurul Pământului. Este un mit Sf că navele spațiale se aruncă de pe orbită atunci când motoarele lor sunt oprite.
atmosfera Pământului la altitudini cuprinse între 100 și 1.000 de kilometri este extrem de subțire, deci este nevoie de zile până la ani pentru ca o navă spațială să fie târâtă înapoi pe Pământ.
dacă vă aflați în interiorul unei nave spațiale, deasupra lumii, gravitația va trage asupra dvs. și a navei dvs. spațiale și totuși ați fi fără greutate.
imponderabilitatea se întâmplă ori de câte ori sunteți tras liber de gravitație, fără rezistență (de la o suprafață sau de la aer). Imponderabilitatea poate fi resimțită chiar și fără a parcurge 8 kilometri pe secundă, în vârful unui salt sau la începutul unei scufundări.
Mergând mai sus
Ce se întâmplă dacă porniți rachetele, accelerând la o viteză de 10 kilometri pe secundă? În loc să urmați curbura Pământului, nava dvs. spațială va urma o cale care o duce departe de pământ.
pe măsură ce nava voastră spațială se îndepărtează de pământ, va începe să încetinească, atât pe verticală, cât și pe orizontală (datorită conservării momentului unghiular). În cele din urmă va atinge o altitudine de vârf (apogeu) și va cădea înapoi spre Pământ, accelerând așa cum o face.
procesul se inversează acum, nava spațială ridicând viteza până când atinge o altitudine minimă (perigeu). Procesul se repetă apoi, nava spațială urmărind o elipsă în jurul Pământului.
ce se întâmplă dacă pornești din nou rachetele, accelerând la o viteză de 11 kilometri pe secundă? Acum lucrurile devin interesante.
nava voastră spațială va călători departe de pământ și va fi încetinită de gravitație, dar atracția gravitațională a Pământului scade atât de rapid încât nu vă va opri niciodată în întregime. Nava voastră spațială va părăsi vecinătatea Pământului, pentru a rătăci prin sistemul nostru solar.
Staying still
în timp ce unii sateliți fluieră în jurul lumii în 90 de minute, alții nu par să se miște deloc. Sateliții meteo și TV par să plutească deasupra ecuatorului.
acești sateliți sunt în orbite geostaționare. Pe măsură ce unul orbitează mai departe de pământ, viteza necesară pentru a rămâne pe orbită scade și timpul necesar pentru a finaliza o orbită crește.
la aproape 36.000 km Altitudine, o orbită durează o zi întreagă pentru a înconjura Pământul. Pe măsură ce Pământul se învârte pe axa sa o dată pe zi, acești sateliți apar fixați în poziție din perspectiva noastră (rotitoare) legată de pământ.
mergeți și mai departe de pământ și orbitele durează și mai mult. Luna este un satelit natural la 384.000 km de pământ și durează puțin peste 27 de zile pentru a finaliza o singură orbită. Chiar dacă luna călătorește un kilometru în fiecare secundă spre est, pe pământul care se învârte Luna răsare în est și apune în vest.
trecând pe lângă
putem vedea sateliții trecând deasupra capului înainte de zori și după amurg, în timp ce reflectă lumina soarelui spre noi.
unii sateliți urmează rotația Pământului și se deplasează de la vest la est. Alții au orbite care le duc peste poli și călătoresc de la nord la sud sau de la sud la nord.
alegeți noaptea potrivită și veți vedea Stația Spațială Internațională masivă, dar fără greutate, în timp ce înconjoară globul.
în tăcere sateliții trec deasupra capului, luând câteva minute pentru a călători de la orizont la orizont. Pentru noi trecerea lor pare destul de senină, chiar dacă călătoresc mulți kilometri în fiecare secundă la altitudini de sute de kilometri.