Ta en titt på månen, og Det er ikke vanskelig å forestille seg det som en planet. En 3476 kilometer i diameter ball av stein, med basalt sletter og fjellkjeder, hvis gravitasjonskraft produserer tidevann her på Jorden.
til Tross for sin enorme masse og gravitasjonskraft, gjør månen en utmerket jobb med å ikke falle til Jorden. Hvorfor? Fordi månen er i bane.begrepene gravitasjon og baner har blitt utviklet gjennom århundrer av legendariske figurer av vitenskap, Inkludert Galileo Galilei, Johannes Kepler, Isaac Newton og Albert Einstein.Satellitter i bane brukes rutinemessig til kommunikasjon, bildebehandling og navigasjon – men mange forstår ikke hvordan disse satellittene forblir i rommet.En vanlig misforståelse om romfart og vektløshet er at de skyldes et fravær av tyngdekraften. Mens gravitasjonskraften fra Jorden minker etter hvert som man går videre inn i rommet, forsvinner den aldri helt. Gi slipp på en ball 100.000 km over Jorden, og den faller gradvis.
hvordan stopper satellitter og måner seg fra å krasje ned? Ved å gå sidelengs.Newton har kanskje ikke vært morsom på fester, men han kunne skape et sprekkende tankeeksperiment. For å illustrere bevegelsen av satellitter skapte Han Newtons Kanon.
når du fyrer av en kanon horisontalt på Jorden, går kanonkulen et stykke som det faller til bakken. Brann kanonkulen raskere ut av kanonen, og den vil reise videre rundt Jorden før den krasjer.
Hva om du kunne skyte kanonkulen med en utrolig hastighet på 8 kilometer per sekund? Kanonkulen ville følge jordens krumning, bli trukket mot Jorden av tyngdekraften, men nådde aldri bakken.
I Det minste ville Det i Newtons tankeeksperiment, uten luftmotstand og en magisk kraftig kanon.Newtons Kanon forblir et tankeeksperiment, men i det 20.århundre ble det endelig mulig å reise med hastigheter på 8 kilometer per sekund. Ikke med kanoner, men med raketter.bortsett fra å være mer komfortabel enn en kanon, kan en rakett reise utover 100 kilometer høyde og deretter akselerere til 8 kilometer per sekund i tomheten i rommet. På den hastigheten tar det bare 90 minutter å seile rundt kloden.En gang i bane kan rakettmotorene slås av og et romfartøy kan kyst rundt Jorden. Det er en sci-fi myte at romfartøy stuper fra bane når deres motorer er slått av.Jordens atmosfære i høyder mellom 100 og 1000 kilometer er eksepsjonelt tynn, så det tar alt fra dager til år for et romfartøy å bli trukket tilbake til Jorden.Hvis du er inne i et romfartøy, høyt over verden, vil tyngdekraften trekke på deg og ditt romfartøy, og likevel vil du være vektløs.Vektløshet Skjer når du blir trukket fritt av tyngdekraften, uten motstand (fra en overflate eller luften). Vektløshet kan til og med føles uten å gå 8 kilometer per sekund, på toppen av et hopp eller begynnelsen av et dykk.
går høyere
Hva skjer hvis du fyrer opp rakettene og akselererer til en hastighet på 10 kilometer per sekund? I stedet for å følge jordens krumning, vil romfartøyet følge en sti som tar den langt borte fra Jorden.
når romfartøyet trekker seg bort Fra Jorden, vil det begynne å bremse ned, både vertikalt og horisontalt (på grunn av bevaring av vinkelmoment). Til slutt vil det nå en topphøyde (apogee) og falle tilbake mot Jorden, akselerere som det gjør.prosessen reverserer nå, med romfartøyet tar opp fart til det når en minimumshøyde (perigee). Prosessen gjentas da, med romfartøyet som sporer en ellipse rundt Jorden.
Hva skjer hvis du fyrer opp rakettene igjen og akselererer til en hastighet på 11 kilometer per sekund? Nå blir det interessant.ditt romfartøy vil reise vekk Fra Jorden og bli bremset av tyngdekraften, men gravitasjonskraften fra Jorden faller så raskt at den aldri vil stoppe deg helt. Romfartøyet vil forlate nærheten Av Jorden, å vandre gjennom vårt solsystem.Mens noen satellitter suser rundt om i verden på 90 minutter, ser andre ikke ut til å bevege seg i det hele tatt. Vær-og tv-satellitter ser ut til å svinge over ekvator.
disse satellittene er i geostasjonære baner. Når en bane lenger fra Jorden, reduseres hastigheten som kreves for å holde seg i bane, og tiden som kreves for å fullføre en bane øker.
på nesten 36.000 km i høyde tar en bane en hel dag å sirkle Jorden. Som Jorden spinner på sin akse en gang om dagen, vises disse satellittene fast på plass fra vårt (spinnende) Jordbundne perspektiv.
Gå enda lenger Fra Jorden og baner tar enda lengre tid. Månen er en naturlig satellitt 384 000 km Fra Jorden og tar litt over 27 dager å fullføre en enkelt bane. Selv om månen beveger seg en kilometer hvert sekund mot øst, stiger månen på den spinnende Jorden i øst og setter seg i vest.Vi Kan faktisk se satellitter som passerer overhead før daggry og etter skumring, da de reflekterer sollys ned mot oss.
noen satellitter følger jordens rotasjon og beveger seg fra vest til øst. Andre har baner som tar dem over polene, og reiser nord til sør eller sør til nord.Velg riktig natt, og du vil se den massive, men vektløse Internasjonale Romstasjonen som den sirkler rundt kloden.
Lydløst passerer satellittene overhead, og tar noen minutter å reise fra horisont til horisont. For oss virker deres passasje ganske rolig, selv om de reiser mange kilometer hvert sekund i høyder på hundrevis av kilometer.