În acest moment, există peste 1.000 de sateliți artificiali pe orbită în jurul Pământului. Ei îndeplinesc o varietate de sarcini și au un design diferit. Dar un lucru îi unește - sateliții se învârt în jurul planetei și nu cad.

Explicație rapidă

De fapt, sateliții cad în mod constant pe Pământ din cauza efectelor gravitației. Dar mereu ratează, pentru că au o viteză laterală stabilită de inerție la lansare.

Rotația satelitului în jurul Pământului este căderea constantă a trecutului său.

Explicație extinsă

Dacă arunci mingea în aer, mingea revine jos. Este din cauza gravitatie- aceeași forță care ne ține pe Pământ și nu ne permite să zburăm în spațiul cosmic.

Sateliții intră pe orbită datorită rachetelor. Racheta trebuie să decoleze până la 29.000 km/h! Acest lucru este suficient de rapid pentru a depăși gravitația puternică și a părăsi atmosfera Pământului. De îndată ce racheta ajunge la punctul dorit deasupra Pământului, eliberează satelitul.

Satelitul folosește energia primită de la rachetă pentru a rămâne în mișcare. Această mișcare se numește impuls.

Dar cum rămâne un satelit pe orbită? Nu ar zbura în linie dreaptă în spațiu?

Nu chiar. Chiar și atunci când un satelit este la mii de mile distanță, gravitația Pământului încă îl trage. Gravitația Pământului, combinată cu impulsul de la rachetă, face ca satelitul să urmeze o cale circulară în jurul Pământului - orbită.

Când un satelit este pe orbită, are un echilibru perfect între impuls și gravitația Pământului. Dar găsirea acestui echilibru este destul de dificilă.

Gravitația este mai puternică cu cât un obiect este mai aproape de Pământ. Iar sateliții care orbitează Pământul trebuie să călătorească la viteze foarte mari pentru a rămâne pe orbită.

De exemplu, satelitul NOAA-20 orbitează doar la câteva sute de kilometri deasupra Pământului. Trebuie să călătorească cu 27.300 km/h pentru a rămâne pe orbită.

Pe de altă parte, satelitul NOAA GOES-East orbitează Pământul la o altitudine de 35.405 km. Pentru a depăși gravitația și a rămâne pe orbită, are nevoie de o viteză de aproximativ 10.780 km/h.

ISS se află la o altitudine de 400 km, deci viteza sa este de 27.720 km/h

Sateliții pot rămâne pe orbită sute de ani, așa că nu trebuie să ne îngrijorăm că vor cădea pe Pământ.

Pământul are un câmp gravitațional puternic, care atrage nu numai obiectele situate pe suprafața sa, ci și acele 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 să cadă neapărat 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 externe 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 cu un 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 ține sateliții pe orbita lor, străduindu-se să zboare în spațiul cosmic. 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.

Pământul are peste o mie de sateliți funcționali. Și dacă nu ne pupăzăm în dezvoltarea noastră, numărul lor până la sfârșitul secolului poate crește cu un ordin de mărime. În ciuda acestui fapt, motivul pentru funcționarea lor relativ reușită, după cum sa dovedit, nu este complet clar. Da, da, de fapt ar trebui să cadă.

Imaginați-vă un Pământ sferic în vid. În acest caz, orbitele sateliților nu sunt afectate de factori perturbatori și pot rămâne acolo, deasupra capetelor noastre, aproape pentru totdeauna.

Dacă Pământul ar fi la fel de rotund ca în imagine, gravitația Lunii ar scoate orice satelit de pe orbită în câteva luni fără motoare vernier puternice. (Ilustrație Shutterstock.)

Pământul adevărat trăiește și el într-un vid, dar nu este strict sferic. În plus, ea are Luna - un corp care, cu gravitația sa, introduce principala tulburare în familia neprietenoasă a sateliților circumplanetari și a resturilor spațiale. Aplicarea frontală a legilor mecanicii cerești asupra influenței Lunii asupra obiectelor artificiale din spațiu duce la concluzia că trebuie să ducă în scurt timp la căderea unor astfel de corpuri în atmosfera terestră cu arderea lor ulterioară.

Daca te-ai uitat instinctiv la navigatorul tau pentru a te asigura ca satelitii GPS/GLONASS nu ti-au cazut inca in cap, atunci te intelegem. Situația pare puțin nedumerită. Ce fel de forță salvatoare menține toate aceste tone de fier la înălțime?

Notorii Scott Tremaine și Tomer Yavetz de la Universitatea Princeton (SUA) au devenit serios interesați de această problemă și au încercat să afle, folosind simulări pe computer, ce împiedică sateliții să se prăbușească în Pământ. Potrivit calculelor, „non-sfericitatea” menționată mai sus a planetei noastre, precum și influența Soarelui, sunt de vină pentru acest lucru.

Planeta noastră, dacă vă amintiți, este ușor aplatizată la poli și ușor convexă de-a lungul ecuatorului, ceea ce este un rezultat natural al rotației sale. Și acest „influx” foarte ecuatorial creează o astfel de adăugare la gravitația Pământului, calculată pentru sferă, încât orice efect al Lunii sau al altor obiecte mari este compensat și unul sau altul satelit nu se poate mișca rapid într-o direcție, având de obicei câțiva ani în orbita .

Mai mult, dacă nu ar exista o influență gravitațională a Soarelui, atunci aceasta singură nu ar fi suficientă pentru a compensa influența Lunii. Și numai aceste lebede, raci și știucă țin la loc căruciorul navei spațiale apropiate de Pământ, împiedicându-l să alunece în râpa atmosferei pământului.


Ilustrație Shutterstock.

Este interesant că calculele arată clar că dacă planeta noastră ar fi puțin mai aproape de sferă, sateliții ar deorbita inevitabil și relativ rapid. Pe de o parte, acest lucru, desigur, ne-ar salva de o parte din resturile spațiale. Pe de altă parte, la ce folosește o remorcă care vânează toate mașinile de pe drum și nu doar pe cele parcate neglijent?

Adaptat după NewScientist. Imaginea ecranului de splash aparține Shutterstock.

Astăzi, putem să ieșim din casa noastră dimineața devreme sau seara și să vedem o stație spațială strălucitoare zburând deasupra capului. Deși călătoriile în spațiu au devenit o parte obișnuită a lumii moderne, pentru mulți oameni spațiul și problemele asociate cu acesta rămân un mister. Deci, de exemplu, mulți oameni nu înțeleg de ce sateliții nu cad pe Pământ și zboară în spațiu?

fizica elementara

Dacă aruncăm o minge în aer, aceasta se va întoarce în curând pe Pământ, la fel ca orice alt obiect, cum ar fi un avion, un glonț sau chiar un balon.

Pentru a înțelege de ce o navă spațială este capabilă să orbiteze Pământul fără să cadă, cel puțin în circumstanțe normale, trebuie să faceți un experiment de gândire. Imaginează-ți că ești pornit, dar nu există aer și atmosferă pe el. Trebuie să scăpăm de aer ca să ne putem face modelul cât mai simplu. Acum, va trebui să urcați mental în vârful unui munte înalt cu un pistol pentru a înțelege de ce sateliții nu cad pe Pământ.

Să organizăm un experiment

Îndreptăm țeava pistolului exact pe orizontală și tragem spre orizontul vestic. Proiectilul va zbura din bot cu mare viteză și se va îndrepta spre vest. De îndată ce proiectilul părăsește țeava, acesta va începe să se apropie de suprafața planetei.

Pe măsură ce mingea de tun se mișcă rapid spre vest, va cădea la pământ la o anumită distanță de vârful muntelui. Dacă continuăm să creștem puterea tunului, proiectilul va lovi pământul mult mai departe de împușcătură. Deoarece planeta noastră este sferică, de fiecare dată când un glonț este tras de la bot, acesta va cădea și mai mult, deoarece planeta continuă și ea să se rotească pe axa sa. Acesta este motivul pentru care sateliții nu cad pe Pământ sub influența gravitației.

Deoarece acesta este un experiment de gândire, putem face împușcătura cu pistolul mai puternică. La urma urmei, ne putem imagina o situație în care proiectilul se mișcă cu aceeași viteză cu planeta.

La această viteză, fără nicio rezistență a aerului care să-l încetinească, proiectilul va continua să orbiteze Pământul pentru totdeauna, deoarece va cădea continuu spre planetă, dar și Pământul va continua să cadă cu aceeași viteză, ca și cum ar „eluda” proiectil. Această condiție se numește cădere liberă.

La practică

În viața reală, lucrurile nu sunt la fel de simple ca în experimentul nostru de gândire. Acum trebuie să ne confruntăm cu rezistența aerului, care face ca proiectilul să încetinească, privându-l în cele din urmă de viteza de care are nevoie pentru a rămâne pe orbită și pentru a nu cădea pe Pământ.

Chiar și la o distanță de câteva sute de kilometri de suprafața Pământului, există încă o oarecare rezistență a aerului care acționează asupra sateliților și stațiilor spațiale și le face să încetinească. Această rezistență face în cele din urmă ca nava spațială sau satelitul să intre în atmosferă, unde ar arde în mod normal din cauza frecării cu aerul.

Dacă stațiile spațiale și alți sateliți nu ar avea impulsul pentru a le împinge mai sus pe orbită, toți ar cădea pe Pământ fără succes. Astfel, viteza satelitului este reglată astfel încât acesta să cadă pe planetă cu aceeași viteză cu care planeta se curbează departe de satelit. De aceea sateliții nu cad pe Pământ.

Interacțiunea planetei

Același proces se aplică și lunii noastre, care se mișcă pe o orbită în cădere liberă în jurul Pământului. În fiecare secundă, Luna se apropie de aproximativ 0,125 cm de Pământ, dar, în același timp, suprafața planetei noastre sferice se mișcă la aceeași distanță, evitând Lună, așa că rămân pe orbitele lor una față de alta.

Nu este nimic magic la orbite și la fenomenul căderii libere - ele explică doar de ce sateliții nu cad pe Pământ. Este doar gravitație și viteză. Dar este incredibil de interesant, totuși, ca tot ce ține de spațiu.

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

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 inconsecvente cu intuiția, bazată pe experiența vieții pământești, încât nu se potrivește bine în cap. Și, prin urmare, atunci când cunoștințele școlare dispar (există chiar un astfel de termen pedagogic - „cunoștințe reziduale”), oamenii se întreabă din nou de ce sateliții nu cad pe Pământ și apare imponderabilitate în interiorul navei spațiale 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 numai 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 viteză cosmică, atunci sub influența gravitației pământului, viteza corpului va începe să se schimbe atât în ​​magnitudine, 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 sistemul 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.