Orice obiect, fiind aruncat în sus, ajunge mai devreme sau mai târziu pe suprafața pământului, fie că este o piatră, o bucată de hârtie sau o simplă pană. În același timp, un satelit lansat în spațiu în urmă cu o jumătate de secol, o stație spațială sau Luna continuă să se rotească pe orbitele lor, de parcă nu ar fi afectate deloc de forța gravitațională a planetei noastre. De ce se întâmplă asta? De ce nu amenință Luna să cadă pe Pământ, iar Pământul nu se mișcă spre Soare? Nu sunt afectați de gravitație?
Din cursul școlii de fizică, știm că gravitația universală afectează orice corp material. Atunci ar fi logic să presupunem că există o anumită forță care neutralizează efectul gravitației. Această forță se numește centrifugă. Acțiunea sa este ușor de simțit legând o încărcătură mică de un capăt al firului și rotindu-l în jurul circumferinței. În acest caz, cu cât viteza de rotație este mai mare, cu atât tensiunea firului este mai puternică șicu cât rotim sarcina mai încet, cu atât este mai probabil să cadă.
Astfel, suntem foarte aproape de conceptul de „viteză cosmică”. Pe scurt, poate fi descrisă ca fiind viteza care permite oricărui obiect să depășească gravitația unui corp ceresc. O planetă, satelitul său, sistemul solar sau un alt sistem pot acționa ca un corp ceresc. Fiecare obiect care se mișcă pe orbită are viteza spațială. Apropo, dimensiunea și forma orbitei unui obiect spațial depind de mărimea și direcția vitezei pe care acest obiect a primit-o în momentul în care motoarele au fost oprite și de altitudinea la care a avut loc acest eveniment.
Viteza spațială este de patru feluri. Cel mai mic dintre ei este primul. Aceasta este cea mai mică viteză pe care trebuie să o aibă o navă spațială pentru ca aceasta să intre pe o orbită circulară. Valoarea sa poate fi determinată prin următoarea formulă:
V1=õ/r, unde
µ - constantă gravitațională geocentrică (µ=39860310(9) m3/s2);
r este distanța de la punctul de lansare la centrul Pământului.
Datorita faptului ca forma planetei noastre nu este o bila perfecta (la poli este oarecum turtita), distanta de la centru la suprafata este cea mai mare la ecuator - 6378.1 • 10(3) m, și cel puțin la poli - 6356,8 • 10(3) m. Dacă luăm valoarea medie - 6371 • 10(3) m, atunci obținem V1 egal cu 7,91 km/s.
Cu cât viteza cosmică depășește această valoare, cu atât orbita va dobândi mai alungită, îndepărtându-se de Pământ pentru toatedistanta mai mare. La un moment dat, această orbită se va rupe, va lua forma unei parabole, iar nava spațială va merge în spațiu. Pentru a părăsi planeta, nava trebuie să aibă a doua viteză spațială. Poate fi calculat folosind formula V2=√2µ/r. Pentru planeta noastră, această valoare este de 11,2 km/s.
Astronomii au determinat de mult cu ce viteza cosmică, atât prima, cât și a doua, este egală pentru fiecare planetă a sistemului nostru nativ. Ele sunt ușor de calculat folosind formulele de mai sus, dacă înlocuim constanta µ cu produsul fM, în care M este masa corpului ceresc de interes și f este constanta gravitațională (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
A treia viteză cosmică va permite oricărei nave spațiale să depășească gravitația Soarelui și să părăsească sistemul solar nativ. Dacă îl calculezi raportat la Soare, obții o valoare de 42,1 km/s. Și pentru a intra pe orbita aproape solară de pe Pământ, va trebui să accelerați până la 16,6 km/s.
Și, în sfârșit, a patra viteză cosmică. Cu ajutorul lui, poți depăși atracția galaxiei în sine. Valoarea sa variază în funcție de coordonatele galaxiei. Pentru Calea Lactee, această valoare este de aproximativ 550 km/s (când este calculată în raport cu Soarele).
