почему планеты в космосе не падают вниз?
ПОЧЕМУ ЗЕМЛЯ НЕ ПАДАЕТ НА СОЛНЦЕ?
Действительно, странно: Солнце огромными силами тяготения удерживает около себя Землю и все другие планеты Солнечной системы, не дает им улететь в космическое пространство. Странно, казалось бы, то, что Земля около себя удерживает Луну. Между всеми телами действуют силы тяготения, но не падают планеты на Солнце потому, что находятся в движении, в этом-то и секрет. Все падает вниз, на Землю: и капли дождя, и снежинки, и сорвавшийся с горы камень, и опрокинутая со стола чашка. А Луна? Она вращается вокруг Земли. Если бы не силы тяготения, она улетела бы по касательной к орбите, а если бы она вдруг остановилась, то упала бы на Землю. Луна, вследствие притяжения Земли, отклоняется от прямолинейного пути, все время как бы «падая» на Землю. Движение Луны происходит по некоторой дуге, и пока действует гравитация, Луна на Землю не упадет. Так же и с Землей — если бы она остановилась, то упала бы на Солнце, но этого не произойдет по той же причине. Два вида движения — одно под действием силы тяготения, другое по инерции — складываются и в результате дают криволинейное движение.
Закон всемирного тяготения, удерживающий в равновесии Вселенную, открыл английский ученый Исаак Ньютон. Когда он опубликовал свое открытие, люди говорили, что он сошел с ума.
Закон тяготения определяет не только движение Луны, Земли, но и всех небесных тел в Солнечной системе, а также искусственных спутников, орбитальных станций, межпланетных космических кораблей.
Источник
Почему планеты не падают и вращаются вокруг Солнца?
Потому что планеты движутся вокруг Солнца с достаточной горизонтальной скоростью, чтобы как бы падать на неё, но при этом промахиваться и улетать в сторону. Причем промахиваться настолько, что планета пролетает мимо звезды почти на том же расстоянии, на каком она находилась изначально. А Солнце в свою очередь не отпускает планету и держит её в своих цепких гравитационных «лапах». Этот «танец» приводит к тому, что планеты движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Если бы планеты двигались достаточно медленно, то их траектория стала бы баллистической и планеты бы упали на Солнце.
Так, конечно, объяснять не совсем принято, но я считаю, что всё познаётся в упрощении. Одно из таких знаменитых упрощений — «пушечное ядро Ньютона» — мысленный эксперимент, описанный Сэром Исааком Ньютоном в «Трактате о системе мироздания». В нём великий учёный просит представить пушку, стоящую на высокой горе. Для простоты скажем, что на планете отсутствует атмосфера, ведь она будет только мешать. Также представим, что эта пушка может регулировать силу выстрела. И вот мы выстреливаем первый раз — пушечное ядро пролетает некоторое расстояние и падает на землю. Выстреливаем второй раз, уже с большой силой, — ядро так же падает на землю, но уже на большем расстоянии, чем первое. Логика, я думаю, понятна. Мы можем выстрелить с такой силой, что ядро упадёт на обратной стороне планеты. А можем выстрелить так, что снаряд вылетит с такой скоростью (первой космической¹), что он просто не сможет упасть на поверхность Земли и пролетит мимо неё, вернувшись обратно к пушке. Всё, что нам нужно — вовремя убрать артиллерийское орудие. И ядро так и будет бесконечно вращаться вокруг Земли, то есть двигаться по орбите. Выстрелим ещё сильнее — ядро так же будет вращаться по орбите, но эта орбита уже будет вытянутой (с большим эксцентриситетом²). А если выстрелить слишком сильно, то ядро вылетит уже со второй космической скоростью³, преодолеет гравитационное притяжение Земли и улетит в далёкий космос (будет, как планеты, вращаться вокруг Солнца).
В этом мысленном эксперименте пушка лишь придаёт импульс, выстреливая снаряд с необходимой скоростью. В реальности эту скорость нужному грузу сообщает ракета-носитель, которая по-началу летит вверх, преодолевая плотные слои атмосферы, а потом начинает наклоняться, увеличивая горизонтальную составляющую своей скорости, чтобы выйти на необходимую орбиту.
Кто «выстреливал» планеты? Никто. Планеты образованы из протопланетного диска — остаточного материала формирования нашего Солнца. Этот остаточный материал был частью облака молекулярного газа и в силу определённых причин начал распределяться в экваториальной плоскости молодой звезды, образовав диск. И из этого диска вещества, который изначально вращался вокруг звезды, начали появляться планеты.
Первая космическая скорость¹ — минимальная горизонтальная скорость, которую необходимо придать объекту, чтобы он совершал движение по круговой орбите вокруг планеты.
Эксцентриситет² — числовая характеристика конического сечения, показывающая степень его отклонения от окружности.
Вторая космическая скорость³ — наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту, масса которого пренебрежимо мала по сравнению с массой небесного тела (например, планеты), для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела и покидания замкнутой орбиты вокруг него.
Источник
Почему планеты Солнечной системы не покидают её, не падают на Солнце?
Потому что планеты образованы из протопланетного диска, который изначально вращался вокруг Солнца с орбитальной скоростью — с той скоростью, с которой нужно двигаться на определённом расстоянии от Солнца (чем ближе к Солнцу, тем больше должна быть скорость), чтобы, падая на неё, не упасть, как бы это странно не звучало.
Давайте для понимания разберёмся почему вообще тела движутся по орбите? Многие этого не понимают, для них орбита — это та высота, до которой можно просто долететь и выключить двигатели. Давайте посмотрим на знаменитый воображаемый эксперимент Ньютона, в котором он представлял пушку (представим, что она может регулировать силу выстрела), стоящую на поверхности Земли (представим, что у неё отсутствует атмосфера и неровности):
Выстрелив с одной силой (меньше орбитальной), мы увидим, как снаряд пролетит некоторое расстояние и упадёт в некоторой точке. Выстрелив чуть сильнее, мы увидим ту же картину, только теперь снаряд упадет чуть дальше. С каждым разом становится заметнее влияние кривизны Земли и, выстрелив с необходимой силой, можно заставить снаряд упасть на обратной стороне планеты. А если выстрелить ещё сильнее (с орбитальной скоростью), снаряд будет настолько быстро пролетать поверхность Земли, что из-за кривизны планеты, она будет просто ускользать из под него, в результате чего снаряд будет постоянно падать на Землю, так и не достигая её поверхности. Именно так ракеты и выходят на орбиту: сначала кажется, что они летят вверх, но на определённой высоте они наклоняются и увеличивают свою горизонтальную скорость до необходимой для того, чтобы выйти на орбиту и отключить двигатели. Когда они превышают эту орбитальную скорость, они так же движутся по орбите, только тогда орбита ракеты будет вытянутой и с увеличением скорости будет вытягиваться всё сильнее и сильнее, пока аппарат не достигнет второй космической скорости, скорости, которая слишком высока, чтобы оставаться на орбите Земли, но которой достаточно, чтобы выйти на орбиту Солнца.
И так движутся все тела в космосе: планеты, спутники, астероиды, кометы и т.д. (у звёзд траектория чуть сложнее из-за неоднородности галактики, но суть та же). Разница между снарядом и планетами лишь в том, что планеты никто не выстреливал. Тот материал, из которого они состоят, изначально двигался вокруг звезды.
Источник
Почему Земля не падает на Солнце
В нашей жизни существует много вопросов, ответы на которые хотелось бы знать. Например, почему Земля не падает на Солнце?
Из школьной физики все знают, что два любых материальных тела испытывают взаимное притяжение. Это свойство было открыто Ньютоном в XVII веке и известно сегодня как закон всемирного тяготения. Сила взаимодействия пропорциональна массе каждого тела и с увеличением расстояния между ними уменьшается. Однако если рассматривать небольшие предметы, такие как человек и самолёт или небоскрёб, то между ними она пренебрежимо мала и по этой причине незаметна.
Для обнаружения действия закона всемирного тяготения нужно, чтобы хотя бы одно из двух тел имело очень большую массу. Такой является наша планета. И всё, что расположено на ней, ощущает её притяжение. Эта сила, которая называется силой тяжести и проявляется в наличии у любого тела веса, не позволяет предметам разлетаться с поверхности планеты в произвольных направлениях.
Точно так же наша планета вместе с другими телами Солнечной системы не в состоянии покинуть её и уйти в просторы космоса, находясь под действием силы притяжения со стороны Солнца. Но почему Земля не падает на Солнце?
Причина в том, что наша планета относительно своей звезды непрерывно движется, и это состояние и не позволяет ей упасть. Она как бы непрерывно падает на Солнце, но промахивается. В результате такое её падение превращается в движение по замкнутому маршруту. Этот путь называется орбитой и лежит в одной плоскости. Скорость движения по орбите составляет около 30 км/с. Планеты Венера и Меркурий, орбита которых расположена ближе к светилу, вращаются быстрее, а более далёкие – медленнее.
Солнце притягивает Землю, а центробежная сила Земли отталкивает, в результате всё уравновешивается и так на протяжении 5 млрд лет.
По такому же принципу вокруг Земли движется Луна и любой искусственный спутник или космическая станция МКС. Для того чтобы стать спутником планеты, тело, находящееся на её поверхности, должно разогнаться до скорости, называемой первой космической. Для Земли она составляет 7,9 км/с.
Луна также притягивает все предметы, находящиеся вблизи. Но вес любой вещи на её поверхности составляет шестую часть земного веса – ведь её масса в шесть раз меньше земной. Но влияние Луны чувствуется и у нас. Например, в Мировом океане существуют приливы и отливы – так он реагирует на притяжение со стороны нашего спутника.
Теперь, наверное, каждому, кто прочёл статью, понятно, почему Земля не падает на Солнце. Только потому, что она движется.
Источник
Почему спутники не падают
Прямо сейчас на орбите Земли расположено более 1000 искусственных спутников. Они выполняют самые разнообразные задачи и имеют различную конструкцию. Но объединяет их одно — спутники вращаются вокруг планеты и не падают.
Быстрое объяснение
На самом деле спутники постоянно падают на Землю из-за воздействия гравитации. Но они всегда промахиваются, т. к. имеют боковую скорость, заданную инерцией при запуске.
Вращение спутника вокруг Земли — это его постоянное падение мимо.
Развёрнутое объяснение
Если вы бросаете мяч в воздух, мяч возвращается обратно вниз. Это из-за гравитации — той же силы, которая удерживает нас на Земле и не дает улететь в открытый космос.
Спутники попадают на орбиту благодаря ракетам. Ракета должна разогнаться до 29 000 км/ч! Этого достаточно быстро, чтобы преодолеть сильное притяжение и покинуть атмосферу Земли. Как только ракета достигает нужной точки над Землей, она отпускает спутник.
Спутник использует энергию, полученную от ракеты, чтобы оставаться в движении. Это движение называется импульсом.
Но как спутник остается на орбите? Разве он не полетел бы по прямой в космос?
Не совсем. Даже когда спутник находится за тысячи километров, гравитация Земли все еще притягивает его. Притяжение Земли в сочетании с импульсом от ракеты заставляет спутник следовать круговой траектории вокруг Земли — орбите.
Когда спутник находится на орбите, он имеет идеальный баланс между импульсом и силой притяжения Земли. Но найти этот баланс довольно сложно.
Гравитация тем сильнее, чем ближе объект к Земле. И спутники, которые вращаются вокруг Земли, должны двигаться на очень высоких скоростях, чтобы оставаться на орбите.
Например, спутник NOAA-20 вращается всего в нескольких сотнях километров над Землей. Он должен путешествовать со скоростью 27 300 км/ч, чтобы оставаться на орбите.
С другой стороны, спутник NOAA GOES-East вращается вокруг Земли на высоте 35 405 км. Чтобы преодолеть гравитацию и остаться на орбите, ему нужна скорость около 10 780 км/ч.
Спутники могут оставаться на орбите в течение сотен лет, поэтому нам не нужно беспокоиться о том, что они упадут на Землю.
Источник