Что такое космическая скорость и какая она бывает

Наверняка многие из читателей слышали про космическую скорость. Про неё обычно речь заходит тогда, когда разговор ведётся о запусках космических аппаратов. Что же это за скорость такая? Всё очень просто – достаточно поставить мысленный эксперимент.

Рассмотрим пушку, стреляющую ядром. Ситуация первая (цифра 1), наиболее простая – пушка вообще не стреляет. Ядро из состояния покоя с начальной скоростью, равной нулю, падает на землю. Это называется свободным падением. Ядро будет падать по направлению к центру нашей планеты с ускорением свободного падения.

Космические скорости

Космические скорости

Давайте зарядим пушку пороховым зарядом, но не очень сильным (цифра 2). Что произойдет? Имея некую начальную скорость, ядро пролетит какое-то небольшое расстояние, но затем под действием силы тяжести траектория полёта станет криволинейной, и ядро начнёт падать на землю всё с тем же ускорением свободного падения.

Затолкаем в пушку заряд посильнее (цифра 3). Мы увидим, что ядро пролетело гораздо большее расстояние, чем в предыдущем случае, но в конце концов по той же криволинейной траектории (гораздо более пологой) станет приближаться к земле и в конце концов упадет на нее.

Наконец, мы опытным путем рассчитаем величину порохового заряда таким образом, чтобы начальная скорость ядра была огромной. Настолько огромной, чтобы ядро не упало на землю (цифра 4). В этом случае ядро облетит вокруг Земли и начнет вращение вокруг нее. На самом деле ядро будет находится в вечном падении, но траектория падения будет как бы «огибать» земную поверхность; ядро снижается, но вместе с ним «снижается» и земля, уходя по своей окружности вниз. Это и есть Первая космическая скорость – скорость, необходимая телу для того, чтобы совершать движение по орбите вокруг Земли. Эта скорость равна 7,9 км/с.

На практике, конечно, вечного падения не получается, так как на замедление нашего ядра будет влиять множество факторов. Но космические аппараты крутятся

Давайте мы затолкаем в ствол пушки ещё более мощный заряд (цифра 5). Выстрел! Ядро стало быстро удаляться, но криволинейная траектория его движения стала слишком пологой по отношению к кривизне земной поверхности. Ядро не стало крутиться вокруг Земли, а ушло в сторону от планеты… Такая скорость вылета ядра называется Второй космической скоростью. Это минимальная скорость, необходимая для преодоления земного притяжения и оставления орбиты. Равна он 11,2 км/с.

Но далеко наше ядро всё равно не улетит. Покинув Землю, он попадет в гравитацию Солнца и станет вращаться вокруг него наподобие планеты. Чтобы вылететь за пределы Солнечной системы, необходимо сообщить ядру еще большую скорость. Эта Третья космическая скорость, она равна 16,7 км/с.

https://avatars.mds.yandex.net/get-zen_doc/1118263/pub_5c7555a5c250b100b4766331_5c7e3db76db1fd00b2dbb7a6/scale_1200

Но, как известно, Солнечная система вращается вокруг центра нашей галактики – Млечного пути. Покинув Солнце, пушечное ядро будет вынуждено вечно скитаться по галактике, совершая оборот вокруг ее центра за сотни миллионов лет. Чтобы преодолеть мощнейшее притяжение центра Млечного пути, необходимо разогнать ядро до еще большей скорости – 550 км/c (если выстрелить не из центра галактики, а с Земли). Это Четвертая космическая скорость.

Как вы сами уже догадались, все космические скорости рассчитываются индивидуально для каждого космического тела. Так, для небольшой Луны Первая космическая скорость будет равна всего 1,7 км/с, а Вторая космическая скорость – 2,4 км/с. Для гигантского Солнца эти скорости будут равны соответственно 437 км/с и 618 км/с. А вот покинуть нейтронную звезду с её чудовищной гравитацией непросто – нужно разогнаться до 200000 км/с.

Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓

Что такое космическая скорость и какая она бывает