Zemlja ima moć gravitaciono polje, koji privlači sebi ne samo objekte koji se nalaze na njegovoj površini, već i one svemirski objekti, koji su, iz nekog razloga, u njegovoj neposrednoj blizini. Ali ako je to tako, kako onda objasniti činjenicu da umjetni sateliti koje je čovjek lansirao u Zemljinu orbitu ne padaju na njenu površinu?

Prema zakonima fizike, bilo koji objekt u zemljinoj orbiti mora nužno pasti na njenu površinu, privučen svojim gravitacijskim poljem. Sve je to apsolutno tačno, ali samo kada bi planeta imala oblik idealne sfere, a vanjske sile ne bi djelovale na objekte u njenoj orbiti. U stvari, nije. Zemlja je, zbog rotacije oko vlastite ose, nešto natečena na ekvatoru, a spljoštena na polovima. Osim toga, na umjetne satelite djeluju vanjske sile koje izlaze sa Sunca i Mjeseca. Iz tog razloga ne padaju na površinu Zemlje.

Oni se drže u orbiti upravo zbog činjenice da naša planeta nije idealnog oblika. Gravitaciono polje koje izlazi iz Zemlje teži da privuče satelite, sprečavajući Mesec i Sunce da učine isto. Postoji kompenzacija gravitacionih sila koje djeluju na satelite, zbog čega se parametri njihovih orbita ne mijenjaju. Tokom njihovog približavanja polovima, Zemljina gravitacija postaje manja, a Mjesečeva gravitacijska sila je veća. Satelit počinje da se kreće prema njoj. Tokom njegovog prolaska kroz ekvatorijalnu zonu, situacija postaje direktno suprotna.

Postoji neka vrsta prirodne korekcije orbite umjetnih satelita. Iz tog razloga ne padaju. Osim toga, pod utjecajem zemljine gravitacije, satelit će letjeti u zaobljenoj orbiti, pokušavajući se približiti zemljine površine. Ali budući da je Zemlja okrugla, ova površina će stalno bježati od nje.

Ova činjenica se može pokazati u jednostavan primjer. Ako za uže zavežete uteg i počnete ga rotirati u krug, on će stalno težiti da pobjegne od vas, ali to ne može učiniti, držan užetom, koji je u odnosu na satelite analog zemljine gravitacije . Ona je ta koja se drži u svojoj orbiti, nastojeći da doleti vanjski prostor sateliti. Iz tog razloga, oni će se zauvijek vrtjeti oko planete. Mada, ovo je čista teorija. Postoji ogroman broj dodatnih faktora koji mogu promijeniti ovu situaciju i uzrokovati pad satelita na Zemlju. Zbog toga se na istom ISS-u konstantno vrši korekcija orbite.

Jednostavna pitanja. Knjiga slična enciklopediji Antonets Vladimir Aleksandrovič

Zašto sateliti ne padaju na Zemlju?

Odgovor na ovo pitanje daje se u školi. Istovremeno, obično objašnjavaju i kako nastaje bestežinsko stanje. Sve je to toliko u suprotnosti sa intuicijom, zasnovanom na iskustvu ovozemaljskog života, da ne staje dobro u glavu. I zato, kada nestane školsko znanje (ima čak i takvog pedagoški termin- „preostalo znanje“), ljudi se opet pitaju zašto sateliti ne padaju na Zemlju i unutra svemirski brod bestežinsko stanje nastaje tokom leta.

Usput, ako možemo odgovoriti na ova pitanja, onda ćemo u isto vrijeme razjasniti za sebe zašto Mjesec ne pada na Zemlju, a Zemlja, zauzvrat, ne pada na Sunce, iako gravitacijska sila Sunce koje djeluje na Zemlju je ogromno - oko 3,6 milijardi milijardi tona. Inače, osobu tešku 75 kg Sunce privlači silom od oko 50 g.

Kretanje tijela sa vrlo velikom preciznošću pokorava se Newtonovim zakonima. Prema ovim zakonima, dva tijela u interakciji, na koja ne djeluju nikakve vanjske sile, mogu mirovati jedno u odnosu na drugo samo ako su sile njihove interakcije uravnotežene. Uspijevamo da nepomično stojimo na zemljinoj površini jer je sila zemljine gravitacije tačno nadoknađena silom pritiska zemljine površine na površinu našeg tijela. Istovremeno, Zemlja i naše tijelo su deformisani, zbog čega osjećamo težinu. Ako, na primjer, počnemo podizati neku vrstu tereta, osjetit ćemo njegovu težinu kroz napetost mišića i deformaciju tijela, kroz koje teret leži na tlu.

Ako nema takve kompenzacije sila, tijela se počinju kretati jedno u odnosu na drugo. Ovo kretanje uvijek ima promjenjivu brzinu, a veličina brzine i njen smjer se mogu mijenjati. Sada zamislite da smo raspršili neko tijelo, usmjeravajući njegovo kretanje paralelno sa površinom Zemlje. Ako je početna brzina bila manja od 7,9 km/s, odnosno manja od prve tzv svemirska brzina, tada će se pod uticajem gravitacije brzina tijela početi mijenjati i po veličini i po smjeru i sigurno će pasti na Zemlju. Ako je brzina ubrzanja bila veća od 11,2 km/s, odnosno druga svemirska brzina, tijelo će odletjeti i nikada se neće vratiti na Zemlju.

Ako je brzina bila veća od prve, ali manja od druge kosmičke brzine, tada će se prilikom kretanja tijela promijeniti samo smjer brzine, a vrijednost će ostati konstantna. Kao što razumijete, to je moguće samo ako se tijelo kreće u začaranom krugu, čiji je promjer veći, što je brzina bliža drugom kosmičkom. To znači da je tijelo postalo umjetni satelit Zemlje. Pod određenim uvjetima, kretanje će se odvijati ne duž kružne, već duž izdužene eliptične putanje.

Ako se tijelo u području Zemlje rasprši u smjeru okomitom na segment koji povezuje Zemlju sa Suncem, do brzine od 42 km/s, ono će zauvijek napustiti granice Solarni sistem. Zemlja ima orbitalnu brzinu od samo 29 km/s, tako da, srećom, ne može niti odletjeti od Sunca niti pasti na njega i zauvijek će ostati njen satelit.

Ovaj tekst je uvodni dio.

Zašto satelit ne padne na Zemlju?

Ovo pitanje se često čuje. Kvalitativni odgovor na njega može se dobiti uz pomoć sljedećeg mentalnog eksperimenta. Pretpostavimo da na Zemlji postoji planina visoka 200 km i da ste se popeli na njen vrh. Baci kamen sa vrha planine. Što više zamahneš, kamen će dalje letjeti. U početku će pasti na ivicu planine, zatim na njen đon, a na kraju će se tačka njenog pada sakriti negdje iza horizonta. Naravno, pretpostavljamo da imate istinski herkulovsku moć (koja je, naravno, mnogo pomogla sa čistim planinskim vazduhom). Možete baciti kamen na način da padne na suprotnu stranu Zemlje pa čak i u podnožje planine, ali sa druge strane kruži oko Zemlje.Još malo truda i kamen, kruži oko Zemlje, zviždi iznad vaše glave pretvarajući se u neku vrstu bumeranga.A sada povežite let kamena sa pitanjem - zašto satelit ne pada na Zemlju.

LED misaoni eksperiment pokazuje da satelit neprestano pada na Zemlju. Nemojte se iznenaditi, pada i pokušava dodirnuti površinu Zemlje. Sta je bilo? Pretpostavimo da Zemlja ima oblik kugle, njeno polje je centralno i let satelita se odvija direktno iznad njene površine, recimo, na visini od jednog metra. Teoretski, ovo je moguće. Na sl. 21 kroz OA naznačen je radijus kružne orbite satelita. Neka se satelit u nekom trenutku nalazi u tački A i brzina njegovog leta je usmjerena duž prave AB, okomito na polumjer OA.

Kada ne bi bilo privlačenja Zemlje, tada bi se satelit nakon nekog kratkog vremena našao u tački B, koja leži na nastavku vektora brzine, i udaljio bi se od tačke A na udaljenosti AB. Ali zbog privlačnosti Zemlje, njena putanja leta je zakrivljena i stoga će satelit završiti u nekoj tački C. A to znači da kada uzmemo u obzir let satelita konstantnom brzinom uz istovremeni "pad" prema Zemlja zbog svoje privlačnosti ne dobijamo ništa više od kružnog toka. Sada postaje jasno zašto satelit ne dopire do površine Zemlje: koliko će satelit odstupiti pravolinijsko kretanje zbog uticaja sila privlačenja Zemlje, toliko se površina Zemlje zbog sferičnosti „udaljava“ od prave linije. Slikovito rečeno, satelit neprestano pokušava, takoreći, doći do površine Zemlje, a površina Zemlje, zakrivljena, bježi od nje. I taj se proces nastavlja tijekom cijelog leta, zbog čega satelit ni na koji način ne može doći do površine Zemlje. Međutim, paradoksalna priroda ovog fenomena nije iznenađujuća, može se naći pristojna "zemaljska" analogija. Prisjetite se iskustva kada je razmatrana rotacija utega na produženoj struni. U procesu rotacije neprestano vučete težinu prema sebi uz pomoć užeta, ali ona vam nikako ne dopire do ruke i to vas nimalo ne čudi. Nešto slično se dešava u kosmičkim razmerama: sila gravitacije Zemlje je upravo ono uže koje drži satelit i tera ga da rotira oko Zemlje.

Kao što znate, geostacionarni sateliti nepomično vise iznad zemlje iznad iste tačke. Zašto ne padnu? Zar na toj visini nema gravitacije?

Odgovori

Geostacionarni umjetni Zemljin satelit je aparat koji se kreće oko planete u istočnom smjeru (u istom smjeru u kojem rotira i sama Zemlja), po kružnoj ekvatorijalnoj orbiti s periodom okretanja jednakim periodu rotacije Zemlje.

Dakle, kada se gleda sa Zemlje geostacionarni satelit, videćemo je kako nepomično visi na istom mestu. Zbog ove nepokretnosti i velike nadmorske visine od oko 36.000 km, sa koje je vidljiva skoro polovina Zemljine površine, relejni sateliti za televiziju, radio i komunikacije se postavljaju u geostacionarnu orbitu.

Iz činjenice da geostacionarni satelit stalno visi nad istom tačkom na površini Zemlje, neki ljudi donose pogrešan zaključak da sila privlačenja Zemlje ne djeluje na geostacionarni satelit, da sila gravitacije nestaje na određenoj udaljenosti. sa Zemlje, tj. pobijaju samog Njutna. Naravno da nije. Samo lansiranje satelita u geostacionarnu orbitu izračunato je upravo prema Newtonovom zakonu univerzalne gravitacije.

Geostacionarni sateliti, kao i svi drugi sateliti, zapravo padaju na Zemlju, ali ne dopiru do njene površine. Na njih djeluje sila privlačenja na Zemlju (gravitacijska sila), usmjerena prema njenom centru, au suprotnom smjeru na satelit djeluje centrifugalna sila koja se odbija od Zemlje (sila inercije), koje međusobno uravnotežuju - satelit ne odleti od Zemlje i ne pada na nju baš kao što kanta koja se vrti na užetu ostaje u njegovoj orbiti.

Ako se satelit uopće ne bi kretao, tada bi pao na Zemlju pod utjecajem privlačenja prema njoj, ali sateliti se kreću, uključujući i geostacionarne (geostacionarne - ugaonom brzinom jednakom kutnoj brzini Zemljine rotacije, tj. jedan okret dnevno, a za satelite nižih orbita ugaona brzina je veća, odnosno imaju vremena da naprave nekoliko okreta oko Zemlje u jednom danu). Linearna brzina koja se javlja satelitu paralelno sa Zemljinom površinom tokom direktnog lansiranja u orbitu je relativno velika (u niskoj Zemljinoj orbiti - 8 kilometara u sekundi, u geostacionarnoj orbiti - 3 kilometra u sekundi). Da nema Zemlje, tada bi satelit leteo pravolinijski takvom brzinom, ali prisustvo Zemlje čini da satelit pada na nju pod uticajem gravitacije, savijajući putanju prema Zemlji, ali površina Zemlja nije ravna, ona je zakrivljena. Koliko se satelit približava površini Zemlje, toliko se površina Zemlje kreće ispod satelita i stoga je satelit stalno na istoj visini, krećući se po zatvorenoj putanji. Satelit stalno pada, ali nikada ne može pasti.

Dakle, svi umjetni sateliti Zemlje padaju na Zemlju, ali - po zatvorenoj putanji. Sateliti su u bestežinskom stanju, kao i sva tela koja padaju (ako se lift u neboderu pokvari i počne slobodno da pada, tada će i ljudi unutra biti u bestežinskom stanju). Astronauti unutar ISS-a su u bestežinskom stanju ne zato što sila privlačenja Zemlje ne djeluje u orbiti (tamo je gotovo ista kao na površini Zemlje), već zato što ISS slobodno pada na Zemlju - duž zatvorena kružna putanja.