Varje föremål som slängs upp hamnar förr eller senare på jordens yta, oavsett om det är en sten, ett papper eller en enkel fjäder. Samtidigt fortsätter en satellit som skickades ut i rymden för ett halvt sekel sedan, en rymdstation eller månen att rotera i sina banor, som om de inte alls påverkades av vår planets tyngdkraft. Varför händer det här? Varför hotar inte månen att falla till jorden och jorden rör sig inte mot solen? Är de inte påverkade av gravitationen?
Från skolans fysikkurs vet vi att universell gravitation påverkar vilken materiell kropp som helst. Då vore det logiskt att anta att det finns en viss kraft som neutraliserar gravitationens inverkan. Denna kraft kallas centrifugal. Dess verkan är lätt att känna genom att binda en liten belastning i ena änden av tråden och snurra den runt omkretsen. I detta fall, ju högre rotationshastighet, desto starkare är trådspänningen, ochju långsammare vi roterar lasten, desto mer sannolikt är det att den faller ner.
Därmed är vi väldigt nära begreppet "kosmisk hastighet". I ett nötskal kan det beskrivas som hastigheten som gör att alla föremål kan övervinna en himlakropps gravitation. En planet, dess satellit, solsystemet eller ett annat system kan fungera som en himlakropp. Varje föremål som rör sig i omloppsbana har rymdhastighet. Förresten, storleken och formen på omloppsbanan för ett rymdobjekt beror på storleken och riktningen på hastigheten som detta objekt fick när motorerna stängdes av och höjden på vilken händelsen inträffade.
Rymdens hastighet är av fyra slag. Den minsta av dem är den första. Detta är den lägsta hastighet som ett rymdskepp måste ha för att det ska komma in i en cirkulär bana. Dess värde kan bestämmas med följande formel:
V1=√µ/r, där
µ - geocentrisk gravitationskonstant (µ=39860310(9) m3/s2);
r är avståndet från startpunkten till jordens mitt.
På grund av att formen på vår planet inte är en perfekt boll (vid polerna är den något tillplattad), är avståndet från centrum till ytan störst vid ekvatorn - 6378.1 • 10(3) m, och minst vid polerna - 6356,8 • 10(3) m. Om vi tar medelvärdet - 6371 • 10(3) m, så får vi V1 lika med 7,91 km/s.
Ju mer den kosmiska hastigheten överstiger detta värde, desto mer förlängd kommer omloppsbanan att bli, och röra sig bort från jorden för allastörre avstånd. Vid någon tidpunkt kommer denna omloppsbana att gå sönder, ta formen av en parabel, och rymdfarkosten kommer att gå till surfrymden. För att kunna lämna planeten måste skeppet ha den andra rymdhastigheten. Det kan beräknas med formeln V2=√2µ/r. För vår planet är detta värde 11,2 km/s.
Astronomer har länge bestämt vad den kosmiska hastigheten, både den första och den andra, är lika med för varje planet i vårt inhemska system. De är lätta att beräkna med formlerna ovan, om vi ersätter konstanten µ med produkten fM, där M är massan av himlakroppen av intresse, och f är gravitationskonstanten (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
Den tredje kosmiska hastigheten kommer att tillåta alla rymdfarkoster att övervinna solens gravitation och lämna det inhemska solsystemet. Om man räknar ut det i förhållande till solen får man ett värde på 42,1 km/s. Och för att komma in i omloppsbanan nära solen från jorden måste du accelerera till 16,6 km/s.
Och, slutligen, den fjärde kosmiska hastigheten. Med dess hjälp kan du övervinna attraktionen av själva galaxen. Dess värde varierar beroende på galaxens koordinater. För vår Vintergatan är detta värde cirka 550 km/s (beräknat i förhållande till solen).
