Qualsiasi oggetto, lanciato in aria, prima o poi finisce sulla superficie terrestre, sia esso un sasso, un pezzo di carta o una semplice piuma. Allo stesso tempo, un satellite lanciato nello spazio mezzo secolo fa, una stazione spaziale o la Luna continuano a ruotare nelle loro orbite, come se non fossero affatto influenzati dalla forza di gravità del nostro pianeta. Perché sta succedendo? Perché la Luna non minaccia di cadere sulla Terra e la Terra non si muove verso il Sole? Non sono influenzati dalla gravità?
Dal corso di fisica della scuola, sappiamo che la gravitazione universale colpisce qualsiasi corpo materiale. Allora sarebbe logico presumere che ci sia una certa forza che neutralizza l'effetto della gravità. Questa forza è chiamata centrifuga. La sua azione è facile da sentire legando un piccolo carico a un'estremità del filo e facendolo ruotare attorno alla circonferenza. In questo caso, maggiore è la velocità di rotazione, maggiore è la tensione del filo, epiù lentamente ruotiamo il carico, più è probabile che cada.
Quindi, siamo molto vicini al concetto di "velocità cosmica". In poche parole, può essere descritta come la velocità che consente a qualsiasi oggetto di superare la gravità di un corpo celeste. Un pianeta, il suo satellite, il sistema solare o un altro sistema possono agire come un corpo celeste. Ogni oggetto che si muove in orbita ha velocità spaziale. A proposito, le dimensioni e la forma dell'orbita di un oggetto spaziale dipendono dall'entità e dalla direzione della velocità che questo oggetto ha ricevuto al momento dello spegnimento dei motori e dall' altitudine alla quale si è verificato questo evento.
La velocità spaziale è di quattro tipi. Il più piccolo di loro è il primo. Questa è la velocità più bassa che un veicolo spaziale deve avere per entrare in un'orbita circolare. Il suo valore può essere determinato dalla seguente formula:
V1=õ/r, dove
µ - costante gravitazionale geocentrica (µ=39860310(9) m3/s2);
r è la distanza dal punto di lancio al centro della Terra.
A causa del fatto che la forma del nostro pianeta non è una palla perfetta (ai poli è alquanto appiattita), la distanza dal centro alla superficie è massima all'equatore - 6378.1 • 10(3) m, e almeno ai poli - 6356.8 • 10(3) m Se prendiamo il valore medio - 6371 • 10(3) m, otteniamo V1 pari a 7.91 km/s.
Più la velocità cosmica supera questo valore, più l'orbita acquisirà allungata, allontanandosi per tutto dalla Terramaggiore distanza. Ad un certo punto, questa orbita si romperà, assumerà la forma di una parabola e il veicolo spaziale andrà a navigare nello spazio. Per lasciare il pianeta, la nave deve avere la seconda velocità spaziale. Può essere calcolato utilizzando la formula V2=√2µ/r. Per il nostro pianeta, questo valore è 11,2 km/s.
Gli astronomi hanno determinato a lungo a cosa è uguale la velocità cosmica, sia la prima che la seconda, per ogni pianeta del nostro sistema nativo. Sono facili da calcolare utilizzando le formule di cui sopra, se sostituiamo la costante µ con il prodotto fM, in cui M è la massa del corpo celeste di interesse, e f è la costante gravitazionale (f=6.673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
La terza velocità cosmica consentirà a qualsiasi veicolo spaziale di superare la gravità del Sole e lasciare il sistema solare nativo. Se lo calcoli rispetto al Sole, ottieni un valore di 42,1 km / s. E per entrare nell'orbita quasi solare dalla Terra, dovrai accelerare fino a 16,6 km/s.
E, infine, la quarta velocità cosmica. Con il suo aiuto, puoi superare l'attrazione della galassia stessa. Il suo valore varia a seconda delle coordinate della galassia. Per la nostra Via Lattea, questo valore è di circa 550 km/s (calcolato rispetto al Sole).
