Enhver gjenstand som blir kastet opp, havner før eller siden på jordens overflate, enten det er en stein, et papir eller en enkel fjær. Samtidig, en satellitt som ble skutt ut i verdensrommet for et halvt århundre siden, en romstasjon eller Månen fortsetter å rotere i sine baner, som om de ikke var påvirket av tyngdekraften til planeten vår i det hele tatt. Hvorfor skjer dette? Hvorfor truer ikke månen med å falle til jorden, og jorden beveger seg ikke mot solen? Er de ikke påvirket av tyngdekraften?
Fra skolens fysikkkurs vet vi at universell gravitasjon påvirker enhver materiell kropp. Da vil det være logisk å anta at det er en viss kraft som nøytraliserer tyngdekraftens effekt. Denne kraften kalles sentrifugal. Dens handling er lett å føle ved å binde en liten belastning til den ene enden av tråden og snurre den rundt omkretsen. I dette tilfellet, jo høyere rotasjonshastighet, desto sterkere er spenningen på tråden, ogjo saktere vi roterer lasten, jo mer sannsynlig er det at den faller ned.
Dermed er vi veldig nærme konseptet "kosmisk hastighet". I et nøtteskall kan det beskrives som hastigheten som lar ethvert objekt overvinne tyngdekraften til et himmellegeme. En planet, dens satellitt, solsystemet eller et annet system kan fungere som et himmellegeme. Hvert objekt som beveger seg i bane har romhastighet. Forresten, størrelsen og formen på banen til et romobjekt avhenger av størrelsen og retningen til hastigheten som dette objektet mottok på det tidspunktet motorene ble slått av, og høyden som denne hendelsen fant sted i.
Romhastighet er av fire typer. Den minste av dem er den første. Dette er den laveste hastigheten et romfartøy må ha for at det skal komme inn i en sirkulær bane. Verdien kan bestemmes av følgende formel:
V1=õ/r, hvor
µ - geosentrisk gravitasjonskonstant (µ=39860310(9) m3/s2);
r er avstanden fra utskytningspunktet til midten av jorden.
På grunn av at formen på planeten vår ikke er en perfekt ball (ved polene er den noe flatet), er avstanden fra sentrum til overflaten størst ved ekvator - 6378.1 • 10(3) m, og minst ved polene - 6356,8 • 10(3) m. Hvis vi tar gjennomsnittsverdien - 6371 • 10(3) m, så får vi V1 lik 7,91 km/s.
Jo mer den kosmiske hastigheten overskrider denne verdien, desto mer forlenget vil banen få, og bevege seg bort fra jorden for allestørre avstand. På et tidspunkt vil denne banen gå i stykker, ta form av en parabel, og romfartøyet vil gå til surferom. For å forlate planeten må skipet ha den andre romhastigheten. Det kan beregnes ved hjelp av formelen V2=√2µ/r. For planeten vår er denne verdien 11,2 km/s.
Astronomer har lenge bestemt hva den kosmiske hastigheten, både den første og den andre, er lik for hver planet i vårt opprinnelige system. De er enkle å beregne ved å bruke formlene ovenfor, hvis vi erstatter konstanten µ med produktet fM, der M er massen til himmellegemet av interesse, og f er gravitasjonskonstanten (f=6.673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
Den tredje kosmiske hastigheten vil tillate ethvert romfartøy å overvinne tyngdekraften til solen og forlate det opprinnelige solsystemet. Hvis du beregner det i forhold til Solen, får du en verdi på 42,1 km/s. Og for å komme inn i nær-solbanen fra jorden, må du akselerere til 16,6 km/s.
Og til slutt den fjerde kosmiske hastigheten. Med dens hjelp kan du overvinne tiltrekningen til selve galaksen. Verdien varierer avhengig av koordinatene til galaksen. For Melkeveien vår er denne verdien omtrent 550 km/s (når den beregnes i forhold til solen).
