Всеки предмет, хвърлен нагоре, рано или късно се озовава на земната повърхност, независимо дали е камък, лист хартия или обикновено перце. В същото време спътник, изстрелян в космоса преди половин век, космическа станция или Луната продължават да се въртят в орбитите си, сякаш изобщо не са били засегнати от силата на гравитацията на нашата планета. Защо се случва това? Защо Луната не заплашва да падне на Земята, а Земята не се движи към Слънцето? Не се ли влияят от гравитацията?
От училищния курс по физика знаем, че универсалната гравитация засяга всяко материално тяло. Тогава би било логично да се предположи, че има определена сила, която неутрализира ефекта на гравитацията. Тази сила се нарича центробежна. Действието му се усеща лесно, като завържете малък товар към единия край на конеца и го завъртите около обиколката. В този случай, колкото по-висока е скоростта на въртене, толкова по-силно е напрежението на нишката иколкото по-бавно въртим товара, толкова по-вероятно е той да падне.
По този начин сме много близки до концепцията за "космическа скорост". Накратко, може да се опише като скорост, която позволява на всеки обект да преодолее гравитацията на небесно тяло. Една планета, нейният спътник, слънчевата система или друга система могат да действат като небесно тяло. Всеки обект, който се движи в орбита, има космическа скорост. Между другото, размерът и формата на орбитата на космически обект зависят от големината и посоката на скоростта, която този обект е получил по време на изключване на двигателите, и от височината, на която се е случило това събитие.
Пространствената скорост е четири вида. Най-малкият от тях е първият. Това е най-ниската скорост, която трябва да има космическият кораб, за да влезе в кръгова орбита. Стойността му може да се определи по следната формула:
V1=√µ/r, където
µ - геоцентрична гравитационна константа (µ=39860310(9) m3/s2);
r е разстоянието от точката на изстрелване до центъра на Земята.
Поради факта, че формата на нашата планета не е перфектна топка (при полюсите тя е донякъде сплескана), разстоянието от центъра до повърхността е най-голямо при екватора - 6378.1 • 10(3) m, а най-малко при полюсите - 6356,8 • 10(3) m. Ако вземем средната стойност - 6371 • 10(3) m, тогава получаваме V1 равно на 7,91 km/s.
Колкото повече космическата скорост надвишава тази стойност, толкова по-удължена ще придобие орбитата, отдалечавайки се от Земята за всичкипо-голямо разстояние. В един момент тази орбита ще се счупи, ще приеме формата на парабола и космическият кораб ще отиде в космоса. За да напусне планетата, корабът трябва да има втора космическа скорост. Може да се изчисли по формулата V2=√2µ/r. За нашата планета тази стойност е 11,2 km/s.
Астрономите отдавна са определили на какво е равна космическата скорост, както първата, така и втората, за всяка планета от нашата родна система. Те са лесни за изчисляване с помощта на горните формули, ако заменим константата µ с произведението fM, в което M е масата на интересуващото ни небесно тяло, а f е гравитационната константа (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
Третата космическа скорост ще позволи на всеки космически кораб да преодолее гравитацията на Слънцето и да напусне родната слънчева система. Ако го изчислите спрямо Слънцето, ще получите стойност от 42,1 km / s. И за да влезете в близката до слънчевата орбита от Земята, ще трябва да ускорите до 16,6 km/s.
И накрая, четвъртата космическа скорост. С негова помощ можете да преодолеете привличането на самата галактика. Стойността му варира в зависимост от координатите на галактиката. За нашия Млечен път тази стойност е приблизително 550 km/s (когато е изчислена спрямо Слънцето).
