Pământul are un puternic câmp gravitațional, care atrage în sine nu numai obiectele situate pe suprafața sa, ci și pe acelea obiecte spațiale, care, din anumite motive, se află în imediata apropiere a acestuia. Dar dacă este așa, atunci cum să explic faptul că sateliții artificiali lansați de om pe orbita pământului nu cad pe suprafața sa?

Conform legilor fizicii, orice obiect de pe orbita pământului trebuie neapărat să cadă pe suprafața sa, fiind atras de câmpul său gravitațional. Toate acestea sunt absolut adevărate, dar numai dacă planeta ar avea forma unei sfere ideale, iar forțele exterioare nu ar acționa asupra obiectelor de pe orbita sa. De fapt, nu este. Pământul, datorită rotației în jurul propriei axe, este oarecum umflat la ecuator și turtit la poli. În plus, sateliții artificiali sunt afectați de forțele externe care emană de la Soare și Lună. Din acest motiv, ele nu cad la suprafața Pământului.

Ele sunt ținute pe orbită tocmai datorită faptului că planeta noastră nu are o formă ideală. Câmpul gravitațional emanat de Pământ tinde să atragă sateliții, împiedicând Luna și Soarele să facă același lucru. Există o compensare a forțelor gravitaționale care acționează asupra sateliților, în urma căreia parametrii orbitelor lor nu se modifică. În timpul apropierii lor de poli, gravitația pământului devine mai mică, iar forța gravitațională a lunii este mai mare. Satelitul începe să se miște spre ea. În timpul trecerii sale prin zona ecuatorială, situația devine direct opusă.

Există un fel de corecție naturală a orbitei sateliților artificiali. Din acest motiv, nu cad. În plus, sub influența gravitației pământului, satelitul va zbura pe o orbită rotunjită, încercând să se apropie de suprafața pământului. Dar, din moment ce Pământul este rotund, această suprafață va fugi constant de el.

Acest fapt poate fi demonstrat în exemplu simplu. Dacă legați o greutate de o frânghie și începeți să o rotiți într-un cerc, atunci se va strădui în mod constant să fugă de tine, dar nu poate face acest lucru, ținut de frânghie, care, în raport cu sateliții, este un analog al gravitației pământului. . Ea este cea care se menține pe orbita ei, străduindu-se să zboare spre spațiul cosmic sateliți. Din acest motiv, ele se vor învârti pentru totdeauna în jurul planetei. Deși, aceasta este pur și simplu o teorie. Există un număr mare de factori suplimentari care pot schimba această situație și pot determina căderea satelitului pe Pământ. Din acest motiv, corectarea orbitei este efectuată în mod constant pe aceeași ISS.

Întrebări simple. O carte similară cu o enciclopedie Antonets Vladimir Alexandrovich

De ce sateliții nu cad pe Pământ?

Răspunsul la această întrebare este dat la școală. În același timp, de obicei explică și modul în care apare imponderabilitate. Toate acestea sunt atât de inconsistente cu intuiția, bazată pe experiența vieții pământești, încât nu se potrivește bine în cap. Și, prin urmare, atunci când cunoștințele școlare dispar (există chiar și așa termen pedagogic- „cunoștințe reziduale”), oamenii se întreabă din nou de ce sateliții nu cad pe Pământ și în interior nava spatiala imponderabilitate apare în timpul zborului.

Apropo, dacă putem răspunde la aceste întrebări, atunci în același timp ne vom lămuri singuri de ce Luna nu cade pe Pământ, iar Pământul, la rândul său, nu cade pe Soare, deși forța gravitațională a Soarele care acționează asupra Pământului este uriaș - aproximativ 3, 6 miliarde de tone. Apropo, o persoană care cântărește 75 kg este atrasă de Soare cu o forță de aproximativ 50 g.

Mișcarea corpurilor cu o precizie foarte mare respectă legile lui Newton. Conform acestor legi, două corpuri care interacționează, care nu sunt afectate de nicio forță externă, pot fi în repaus unul față de celălalt doar dacă forțele interacțiunii lor sunt echilibrate. Reușim să stăm nemișcați pe suprafața pământului deoarece forța gravitației pământului este exact compensată de forța presiunii suprafeței pământului pe suprafața corpului nostru. În același timp, Pământul și corpul nostru sunt deformate, din cauza cărora simțim greutate. Daca, de exemplu, incepem sa ridicam un fel de sarcina, vom simti greutatea acesteia prin tensiunea musculara si deformarea corpului, prin care sarcina se sprijina pe sol.

Dacă nu există o astfel de compensare a forțelor, corpurile încep să se miște unul față de celălalt. Această mișcare are întotdeauna o viteză variabilă și atât mărimea vitezei, cât și direcția acesteia se pot schimba. Acum imaginați-vă că am dispersat un corp, îndreptându-și mișcarea paralel cu suprafața Pământului. Dacă viteza de pornire a fost mai mică de 7,9 km/s, adică mai mică decât așa-numita prima viteza spatiala, apoi sub influența gravitației, viteza corpului va începe să se schimbe atât în ​​mărime, cât și în direcție și, cu siguranță, va cădea pe Pământ. Dacă viteza de accelerație a fost mai mare de 11,2 km/s, adică a doua viteză spațială, corpul va zbura și nu se va mai întoarce niciodată pe Pământ.

Dacă viteza a fost mai mare decât prima, dar mai mică decât cea de-a doua viteză cosmică, atunci când corpul se mișcă, doar direcția vitezei se va schimba, iar valoarea va rămâne constantă. După cum înțelegeți, acest lucru este posibil numai dacă corpul se mișcă într-un cerc vicios, al cărui diametru este cu atât mai mare, cu cât viteza este mai aproape de al doilea cosmic. Aceasta înseamnă că corpul a devenit un satelit artificial al Pământului. În anumite condiții, mișcarea se va produce nu de-a lungul unei traiectorii circulare, ci de-a lungul unei traiectorii eliptice alungite.

Dacă un corp din regiunea Pământului este dispersat într-o direcție perpendiculară pe segmentul care leagă Pământul de Soare, până la o viteză de 42 km/s, acesta va părăsi pentru totdeauna limitele sistem solar. Pământul are o viteză orbitală de doar 29 km/s, așa că, din fericire, nu poate nici să zboare departe de Soare, nici să cadă pe el și va rămâne pentru totdeauna satelitul său.

Acest text este o piesă introductivă.

De ce nu cade satelitul pe Pământ?

Această întrebare se aude des. Un răspuns calitativ la acesta poate fi obținut cu ajutorul următorului experiment mental. Să presupunem că pe Pământ există un munte de 200 km înălțime și ai urcat în vârful lui. Aruncă o piatră din vârful unui munte. Cu cât te balansezi mai mult, cu atât piatra va zbura mai departe. La început, va cădea pe marginea muntelui, apoi pe talpa lui, iar, în final, punctul căderii sale va fi ascuns undeva dincolo de orizont. Desigur, presupunem că aveți o putere cu adevărat herculeană (care, desigur, a ajutat foarte mult cu aerul curat de munte). Poți arunca o piatră în așa fel încât să cadă pe partea opusă a Pământului și chiar la poalele muntelui, dar pe de altă parte, a înconjurat Pământul.Puțin mai mult efort și piatra, a înconjurat Pământul, fluieră deasupra capului tău, transformându-se într-un fel de bumerang.Și acum conectează zborul pietrei cu întrebarea - de ce satelitul nu cade pe Pământ.

LED experiment de gândire arată că satelitul cade constant pe Pământ. Nu fi surprins, cade și încearcă să atingă suprafața Pământului. Ce s-a întâmplat? Să presupunem că Pământul are forma unei sfere, câmpul său este central și zborul sateliților are loc direct deasupra suprafeței sale, să zicem, la o înălțime de un metru. Teoretic, acest lucru este posibil. Pe fig. 21 prin OA este indicată raza orbitei circulare a satelitului. Fie ca satelitul să fie la un moment dat în punctul A și viteza de zbor este îndreptată de-a lungul liniei AB, perpendiculară pe rază. OA.

Dacă Pământul nu ar fi atracție, atunci după puțin timp satelitul s-ar afla în punctul B, care se află pe continuarea vectorului viteză, și s-ar îndepărta de punctul A la o distanță AB. Dar datorită atracției Pământului, traiectoria lui de zbor este curbă și, prin urmare, satelitul va ajunge la un punct C. Și asta înseamnă că atunci când luăm în considerare zborul unui satelit la o viteză constantă cu o „cădere” simultană către Pământul datorită atracției sale, nu obținem nimic mai mult decât Circulația în sens giratoriu. Acum devine clar de ce satelitul nu ajunge la suprafața Pământului: de la cât de mult se va abate satelitul mișcare rectilinie datorită influenței forțelor de atracție ale Pământului, atât de mult suprafața Pământului datorită sfericității „se îndepărtează” de o linie dreaptă. Figurat vorbind, satelitul încearcă în mod constant, parcă, să ajungă la suprafața Pământului, iar suprafața Pământului, curbându-se, fuge de ea. Și acest proces continuă pe tot parcursul zborului, drept urmare satelitul nu poate ajunge la suprafața Pământului în niciun fel. Cu toate acestea, natura paradoxală a acestui fenomen nu este surprinzătoare, se poate găsi o analogie „pământească” decentă. Amintiți-vă experiența când a fost luată în considerare rotația unei greutăți pe o coardă extinsă. În procesul de rotație, trageți în mod constant greutatea spre dvs. cu ajutorul unei frânghii, dar cu toate acestea nu ajunge niciodată la mână și acest lucru nu vă surprinde deloc. Ceva asemănător se întâmplă la scară cosmică: forța de gravitație a Pământului este chiar frânghia care ține satelitul și îl face să se rotească în jurul Pământului.

După cum știți, sateliții geostaționari atârnă nemișcați deasupra solului în același punct. De ce nu cad? Nu există gravitație la acea înălțime?

Răspuns

Un satelit artificial geostaționar al Pământului este un aparat care se deplasează în jurul planetei în direcția estică (în aceeași direcție cu care se rotește Pământul însuși), pe o orbită ecuatorială circulară cu o perioadă de revoluție egală cu perioada de rotație proprie a Pământului.

Astfel, atunci când sunt privite de pe Pământ satelit geostaționar, îl vom vedea atârnând nemișcat în același loc. Din cauza acestei imobilitati si a altitudinii mari de aproximativ 36.000 km, de la care aproape jumatate din suprafata Pamantului este vizibila, satelitii releu pentru televiziune, radio si comunicatii sunt plasati pe orbita geostationara.

Din faptul că un satelit geostaționar atârnă în mod constant peste același punct de pe suprafața Pământului, unii oameni ajung la concluzia greșită că forța de atracție către Pământ nu acționează asupra satelitului geostaționar, că forța gravitațională dispare la o anumită distanță. de pe Pământ, adică ei resping chiar Newtonul. Bineînțeles că nu este. Însăși lansarea sateliților pe orbită geostaționară este calculată exact conform legii gravitației universale a lui Newton.

Sateliții geostaționari, ca toți ceilalți sateliți, cad de fapt pe Pământ, dar nu ajung la suprafața acestuia. Aceștia sunt afectați de forța de atracție către Pământ (forța gravitațională), îndreptată spre centrul acestuia, iar în direcția opusă, satelitul este afectat de forța centrifugă care se respinge de pe Pământ (forța de inerție), care se echilibrează reciproc - Satelitul nu zboară departe de Pământ și nu cade pe el exact așa cum rămâne o găleată care se învârte pe o frânghie pe orbita sa.

Dacă satelitul nu s-ar mișca deloc, atunci ar cădea pe Pământ sub influența atracției față de acesta, dar sateliții se mișcă, inclusiv cei geostaționari (cei geostaționari - cu o viteză unghiulară egală cu viteza unghiulară de rotație a Pământului, adică. o revoluție pe zi, iar pentru sateliții cu orbite inferioare, viteza unghiulară este mai mare, adică au timp să facă mai multe revoluții în jurul Pământului într-o zi). Viteza liniară raportată satelitului paralel cu suprafața Pământului în timpul lansării directe pe orbită este relativ mare (în orbita joasă a Pământului - 8 kilometri pe secundă, pe orbita geostaționară - 3 kilometri pe secundă). Dacă nu ar exista Pământ, atunci satelitul ar zbura în linie dreaptă cu o asemenea viteză, dar prezența Pământului face ca satelitul să cadă pe el sub influența gravitației, îndoind traiectoria spre Pământ, dar suprafața Pământului. Pământul nu este plat, este curbat. În măsura în care satelitul se apropie de suprafața Pământului, atât suprafața Pământului trece de sub satelit și, astfel, satelitul se află în permanență la aceeași înălțime, mișcându-se pe o traiectorie închisă. Satelitul cade tot timpul, dar nu poate cădea niciodată.

Deci, toți sateliții artificiali ai Pământului cad pe Pământ, dar - de-a lungul unei traiectorii închise. Sateliții sunt într-o stare de imponderabilitate, ca toate corpurile care cad (dacă liftul dintr-un zgârie-nori se strică și începe să cadă liber, atunci oamenii din interior vor fi și ei într-o stare de imponderabilitate). Astronauții din interiorul ISS sunt în imponderabilitate nu pentru că forța de atracție către Pământ nu acționează pe orbită (acolo este aproape la fel ca pe suprafața Pământului), ci pentru că ISS cade liber pe Pământ - de-a lungul unei traiectorie circulară închisă.