ГлавнаяЭволюция жизни на ЗемлеЭволюция человека → На орбиту

На орбиту

2 Сен 2011

На орбитуПочему планеты движутся вокруг Солнца по орбите? Почему надо обязательно вращаться вокруг чего-то? Первым понял это Исаак Ньютон, один из величайших ученых всех времен. Ньютон показал, что все орбиты подчиняются силе притяжения – той же, что заставляет яблоко упасть с дерева, но в больших масштабах. (История о том, что эта идея возникла у него после того, как яблоко упало ему на голову, – скорее всего выдумка.)

Ньютон представил себе пушку на вершине очень высокой горы, стреляющую горизонтально в море (гора, по-видимому, располагалась на берегу). При каждом выстреле ядро движется горизонтально, но в то же время падает в море. В результате движения над морем и к его поверхности получается траектория в форме ниспадающей кривой, заканчивающейся всплеском. Важно понимать, что ядро опускается все время, даже в самом начале, когда кривая идет почти горизонтально. Ядро не летит горизонтально, чтобы потом вдруг упасть, как персонаж мультфильма, который летит вниз, только когда оказывается посередине пропасти и смотрит вниз. Пушечное ядро начинает падать с того самого момента, как покидает жерло, но ты не увидишь его движения вниз, потому что ядро летит горизонтально (почти) и очень быстро.

Теперь вообразим пушку побольше и помощнее – чтобы ядро пролетало много километров, прежде чем упасть в море. Траектория по-прежнему будет иметь вид ниспадающей кривой, но гораздо более плавной, "плоской". В начале на протяжении долгого времени она – очень близка к горизонтальной, но тем не менее ядро будет все время опускаться.

.Представим, что пушка становится больше и больше, мощнее и мощнее и ядро преодолевает еще более долгий путь до своего погружения в море. Теперь имеет значение форма Земли. Ядро по-прежнему все время падает, но из-за геометрии поверхности планеты понятие "горизонтальность" немного меняет свой смысл. Пушечное ядро летит, как и прежде, по кривой. Но его траектория так медленно приближается к морю, что море от нее отдаляется, потому что планета круглая. Значит, теперь ядру требуется еще больше времени, чтобы наконец-то врезаться в волны. Оно падает, но падает вокруг планеты.

Теперь ты понимаешь логику моих рассуждений? Представь пушку настолько мощную, что ядро пролетит вокруг Земли к месту своего старта. Оно по-прежнему "падает", но его траектория совпадает с формой Земли, поэтому оно огибает Землю, не приближаясь к поверхности моря. С этого момента ядро оказывается на орбите и будет вращаться вокруг Земли бесконечно, если его не затормозит сопротивление воздуха (в реальности сопротивление есть). Ядро будет "падать", но плавная кривая его затянувшегося падения будет опоясывать Землю снова и снова. Оно поведет себя как маленькая Луна. На самом деле эту роль выполняют спутники – искусственные "луны". Они всё падают, но никогда не упадут. Те из них, что используются для передачи телефонного или телевизионного сигналов на большие расстояния, находятся на так называемой геостационарной орбите. Это значит, что скорость их движения вокруг Земли равна скорости вращения Земли вокруг своей оси, то есть они огибают Землю за 24 часа. Если призадуматься, это значит, что они летают по орбите над одной и той же точкой на поверхности Земли. Поэтому ты можешь нацелить спутниковую тарелку на определенный спутник, передающий телевизионный сигнал.

Когда такой объект, как космическая станция, летает по орбите, то она все время "падает", и все предметы внутри, причем не важно – легкие или тяжелые, – "падают" с той же скоростью. Мы подошли к очень правильному моменту, чтобы остановиться и объяснить разницу между массой и весом, как я и обещал в предыдущей главе.

Ни один предмет на орбитальной космической станции не обладает весом. Но масса у любых предметов есть. Их масса, как мы узнали из прошлой главы, зависит от количества содержащихся в них протонов и нейтронов. Вес – это сила, с которой гравитация действует на твою массу. На Земле мы вполне можем использовать вес, чтобы измерять массу, потому что сила притяжения везде почти одинакова. Но вот у более крупных планет гравитация сильнее, и твой вес зависит от того, на какой ты планете находишься, тогда как твоя масса остается постоянной, где бы ты ни был, даже в полной невесомости на космической станции. На ней ты не будешь обладать никаким весом, потому что и ты и весы будете "падать" с одинаковой скоростью (вы окажетесь в так называемом свободном падении), поэтому твои ноги не будут оказывать никакого давления на весы, и весы не покажут никакого значения.

Хоть ты и не будешь обладать весом, твоя масса никуда не денется. Если ты с усилием оттолкнешься от "пола" космической станции, то сразу полетишь к "потолку" (правда, непросто будет определить, где пол, а где потолок!), и насколько бы далеко "потолок" ни был, все равно ты в него врежешься и почувствуешь боль, как если бы упал головой вниз. На космической станции все обладает своей массой. Если бы с тобой в капсуле было пушечное ядро, оно бы плавало в невесомости, и ты мог бы подумать, что оно легкое, как,/скажем, волейбольный мяч точно такого же размера. Но решив кинуть ядро через всю капсулу, ты немедленно ощутил бы разницу. Не так-то просто это сделать – возможно, ты просто отлетишь назад. Ядро все равно тяжелое, несмотря на то что не стремится упасть на пол. Если у тебя получится кинуть ядро, то при встрече с любым объектом оно поведет себя как любой тяжелый предмет, и не повезет тому астронавту, которому ты попадешь (напрямую или рикошетом) ядром в голову. Окажись на его пути другое ядро, они "тяжело" отскочат друг от друга, в отличие от, например, мячей для пинг-понга, которые тоже отскочат друг от друга, но легко. Надеюсь, у тебя возникло представление о разнице между весом и массой. На космической станции масса ядра будет больше массы воздушного шарика, а вес их – одинаковым и равным нулю.





Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля