Michael J. I. Barna , A Beszélgetés
vessen egy pillantást a Holdra, és nem nehéz elképzelni, mint egy bolygó. Egy 3476 kilométer átmérőjű sziklagolyó, bazalt síkságokkal és hegyvonulatokkal, amelyek gravitációs vonzása árapályokat idéz elő itt a Földön.
hatalmas tömege és gravitációs vonzása ellenére a Hold kiváló munkát végez, hogy nem esik a földre. Miért? Mert a Hold pályán van.
a gravitáció és a keringés fogalmait évszázadok óta a tudomány legendás alakjai fejlesztették ki, köztük Galileo Galilei, Johannes Kepler, Isaac Newton és Albert Einstein.
a pályán lévő műholdakat rutinszerűen használják kommunikációra, képalkotásra és navigációra – mégis sokan nem értik, hogy ezek a műholdak hogyan maradnak az űrben.
oldalirányban haladva
az űrutazással és a súlytalansággal kapcsolatos általános tévhit az, hogy ezek a gravitáció hiányából erednek. Míg a Föld gravitációs vonzása csökken, Amikor az ember tovább megy az űrbe, soha nem tűnik el teljesen. Engedje el a labdát 100.000 km-rel a föld felett, és fokozatosan esik.
hogyan állítják meg magukat a műholdak és holdak? Úgy, hogy oldalra mész.
lehet, hogy Newton nem volt szórakoztató a partikon, de létrehozhat egy repedés gondolatkísérletet. A műholdak mozgásának illusztrálására létrehozta Newton ágyúját.
amikor vízszintesen lő egy ágyút a Földön, az ágyúgolyó bizonyos távolságra megy, amikor a földre esik. Az ágyúgolyót gyorsabban kell kilőni az ágyúból, és tovább fog utazni a Föld körül, mielőtt összeomlik.
mi lenne, ha az ágyúgolyót hihetetlen sebességgel, 8 kilométer / másodperc sebességgel tudná lőni? Az ágyúgolyó a Föld görbületét követi, a gravitáció a föld felé húzza, de soha nem éri el a talajt.
legalábbis Newton gondolatkísérletében, légellenállás és varázsütésre erős ágyú nélkül.
Newton ágyúja továbbra is gondolatkísérlet marad, de a 20. században végül lehetővé vált 8 kilométer / másodperc sebességgel történő utazás. Nem ágyúkkal, hanem rakétákkal.
eltekintve attól, hogy kényelmesebb, mint egy ágyú, egy rakéta 100 kilométer tengerszint feletti magasságban haladhat, majd másodpercenként 8 km-re gyorsulhat az űr ürességében. Ilyen sebességgel mindössze 90 percet vesz igénybe a földgömb megkerülése.
a pályára állás után a rakétamotorok kikapcsolhatók, egy űrhajó pedig a Föld körül tud partot érni. Ez egy sci-fi mítosz, hogy űrhajó fejest pályára, amikor a motorok ki vannak kapcsolva.
a Föld légköre 100 és 1000 kilométer közötti magasságokban rendkívül vékony, így napoktól évekig bárhová el kell vinni, hogy egy űrhajót visszahúzzanak a földre.
Ha egy űrhajó belsejében vagy, magasan a világ felett, a gravitáció rád és az űrhajódra fog húzni, és mégis súlytalan lennél.
a súlytalanság akkor fordul elő, amikor a gravitáció szabadon húzza, ellenállás nélkül (egy felületről vagy a levegőből). A súlytalanság akár úgy is érezhető, hogy nem megy 8 kilométer / másodperc, az ugrás tetején vagy a merülés elején.
megy magasabb
mi történik, ha a tűz fel a rakétákat, gyorsul a sebesség 10 km / másodperc? Ahelyett, hogy követné a Föld görbületét, az űrhajója olyan utat fog követni, amely távol tartja a Földtől.
ahogy az űrhajó elhúzódik a földről, lassulni fog mind függőlegesen, mind vízszintesen (a szöglökés megőrzése miatt). Végül eléri a csúcsmagasságot (apogee), és visszaesik a Föld felé, ahogy gyorsul.
a folyamat most megfordul, az űrhajó felgyorsul, amíg el nem éri a minimális magasságot (perigee). A folyamat ezután megismétlődik, az űrhajó ellipszist követ a Föld körül.
mi történik, ha újra felgyújtja a rakétákat, 11 km / s sebességre gyorsulva? Most a dolgok érdekesek lesznek.
az űrhajód elutazik a földről, és lelassul a gravitáció, de a Föld gravitációs vonzása olyan gyorsan csökken, hogy soha nem fog teljesen megállítani. Az űrhajó elhagyja a közelben a Föld, vándorol át a Naprendszerben.
stay still
míg egyes műholdak whiz szerte a világon 90 perc, mások nem úgy tűnik, hogy mozog egyáltalán. Úgy tűnik, hogy az időjárási és TV-műholdak az egyenlítő felett lebegnek.
ezek a műholdak geostacionárius pályákon vannak. Ahogy az egyik a Földtől távolabb kering, csökken a pályán maradáshoz szükséges sebesség, és nő a pálya befejezéséhez szükséges idő.
közel 36 000 km magasságban egy orbit egy teljes napot vesz igénybe a Föld körforgásához. Ahogy a Föld naponta egyszer forog a tengelyén, ezek a műholdak a helyükön vannak rögzítve (forgó) földhöz kötött szempontból.
menj még távolabb a Földtől, és a pályák még tovább tartanak. A hold egy természetes műhold, amely 384 000 km-re van a Földtől, és alig több mint 27 napot vesz igénybe, hogy egyetlen pályát teljesítsen. Annak ellenére, hogy a Hold másodpercenként egy kilométert halad kelet felé, a forgó Földön a Hold Keleten emelkedik, nyugaton pedig nyugszik.
elhaladva
valójában láthatjuk, hogy a műholdak hajnal előtt és alkonyat után áthaladnak a fölött,mivel visszaverik a napfényt felénk.
egyes műholdak követik a Föld forgását és nyugatról keletre mozognak. Mások a lengyelek felett keringenek, és északról délre vagy délről északra utaznak.
válassza ki a megfelelő éjszakát, és látni fogja a hatalmas, de súlytalan Nemzetközi Űrállomást, ahogy körbejárja a világot.
a műholdak csendben áthaladnak a fölött,néhány percet vesz igénybe a horizontról a horizontra. Számunkra az áthaladásuk meglehetősen nyugodtnak tűnik, annak ellenére, hogy másodpercenként sok kilométert utaznak több száz kilométer magasságban.