أي شيء ، يتم قذفه ، ينتهي عاجلاً أم آجلاً على سطح الأرض ، سواء كان حجرًا أو قطعة من الورق أو ريشة بسيطة. في الوقت نفسه ، أطلق قمر صناعي إلى الفضاء منذ نصف قرن ، وتستمر محطة فضائية أو القمر في الدوران في مداراتها ، كما لو أنها لم تتأثر بقوة جاذبية كوكبنا على الإطلاق. لماذا يحدث هذا؟ لماذا لا يهدد القمر بالسقوط على الأرض ولا تتحرك الأرض باتجاه الشمس؟ ألا يتأثرون بالجاذبية؟
من مقرر الفيزياء المدرسية ، نعلم أن الجاذبية العامة تؤثر على أي جسم مادي. إذن سيكون من المنطقي أن نفترض أن هناك قوة معينة تحيد تأثير الجاذبية. هذه القوة تسمى الطرد المركزي. من السهل الشعور بعمله من خلال ربط حمل صغير بأحد أطراف الخيط وتدويره حول المحيط. في هذه الحالة ، كلما زادت سرعة الدوران ، زادت قوة شد الخيط ، وكلما قمنا بتدوير الحمل بشكل أبطأ ، زادت احتمالية سقوطه.
وهكذا ، نحن قريبون جدًا من مفهوم "السرعة الكونية". باختصار ، يمكن وصفها بأنها السرعة التي تسمح لأي جسم بالتغلب على جاذبية جرم سماوي. يمكن أن يعمل الكوكب أو القمر الصناعي الخاص به أو النظام الشمسي أو أي نظام آخر كجرم سماوي. كل جسم يتحرك في مدار له سرعة فضائية. بالمناسبة ، حجم وشكل مدار جسم فضائي يعتمد على حجم واتجاه السرعة التي تلقاها هذا الجسم في وقت إيقاف تشغيل المحركات ، والارتفاع الذي حدث فيه هذا الحدث.
سرعة الفضاء أربعة أنواع. أصغرهم هو الأول. هذه هي السرعة الأدنى التي يجب أن تمتلكها المركبة الفضائية لكي تدخل في مدار دائري. يمكن تحديد قيمتها بالصيغة التالية:
V1=√µ / r ، حيث
µ - ثابت الجاذبية الأرضية (µ=39860310 (9) m3 / s2) ؛
r هي المسافة من نقطة الإطلاق إلى مركز الأرض.
نظرًا لحقيقة أن شكل كوكبنا ليس كرة مثالية (عند القطبين يكون مسطحًا إلى حد ما) ، تكون المسافة من المركز إلى السطح أكبر عند خط الاستواء - 6378.1 • 10 (3) م ، وعلى الأقل عند القطبين - 6356.8 • 10 (3) م. إذا أخذنا متوسط القيمة - 6371 • 10 (3) م ، فسنحصل على V1 يساوي 7.91 كم / ث.
كلما تجاوزت السرعة الكونية هذه القيمة ، زاد طول المدار ، مبتعدًا عن الأرض للجميعمسافة أكبر. في مرحلة ما ، سوف ينكسر هذا المدار ، ويأخذ شكل القطع المكافئ ، وسوف تذهب المركبة الفضائية إلى الفضاء. من أجل مغادرة الكوكب ، يجب أن يكون للسفينة السرعة الفضائية الثانية. يمكن حسابها باستخدام الصيغة V2=√2µ / r. بالنسبة لكوكبنا هذه القيمة هي 11.2 كم / ثانية
لطالما حدد علماء الفلك السرعة الكونية ، الأولى والثانية ، لكل كوكب في نظامنا الأصلي. يسهل حسابها باستخدام الصيغ أعلاه ، إذا استبدلنا الثابت µ بالمنتج fM ، حيث M هي كتلة الجسم السماوي محل الاهتمام ، و f ثابت الجاذبية (f=6.673 x 10 (-11) م 3 / (كجم × ث 2).
ستسمح السرعة الكونية الثالثة لأي مركبة فضائية بالتغلب على جاذبية الشمس وترك النظام الشمسي الأصلي. إذا قمت بحسابها بالنسبة للشمس ، فستحصل على قيمة 42.1 كم / ثانية. ولكي تدخل المدار القريب من الشمس من الأرض ، ستحتاج إلى التسارع إلى 16.6 كم / ثانية.
وأخيرًا السرعة الكونية الرابعة. بمساعدتها ، يمكنك التغلب على جاذبية المجرة نفسها. تختلف قيمتها باختلاف إحداثيات المجرة. بالنسبة لمجرتنا درب التبانة ، تبلغ هذه القيمة حوالي 550 كم / ثانية (عند حسابها بالنسبة إلى الشمس).
