Prędkość kosmiczna, jej rodzaje i obliczanie wzorów to jedne z ważniejszych modułów, które muszą opanować uczniowie na lekcji fizyki w szkole podstawowej. Aby zrozumieć, czym właściwie jest prędkość kosmiczna, należy wiedzieć, jak działa grawitacja i czym są ciała niebieskie.
Spis treści
- Co to jest prędkość kosmiczna?
- Po co nam wiedza o prędkościach kosmicznych?
- Ile jest prędkości kosmicznych?
- Pierwsza prędkość kosmiczna
- Druga prędkość kosmiczna
- Trzecia prędkość kosmiczna
- Czwarta prędkość kosmiczna
Co to jest prędkość kosmiczna?
Prędkość kosmiczna to prędkość początkowa, jaką musi rozwinąć obiekt, by mógł pokonać grawitację ciała niebieskiego (np. Ziemi) i oddalić się od niego. Obliczenia prędkości kosmicznej wykonuje się, zakładając, że po drodze dany obiekt nie spotka żadnego innego ciała niebieskiego i nie natrafi na jego opór.
Po co nam wiedza o prędkościach kosmicznych?
Bez wiedzy na temat prędkości kosmicznych ludzie nie mogliby nawet marzyć o podróżach w kosmos lub o wysyłaniu tam satelitów. Już w XVII wieku Jan Kepler głośno postulował, że człowiek ma możliwość polecieć na Księżyc. Marzenia te ziściły się jednak dopiero kilkaset lat później, gdy w 1969 roku załoga Apollo 11 wylądowała na jego powierzchni, dokonując przełomowego wyczynu dla całej historii świata.
Aby lądowanie to doszło do skutku, naukowcy musieli dowiedzieć się i przeanalizować, jakie siły działają w kosmosie i jakie należy pokonać bariery, by móc dotrzeć na Księżyc. Podstawową z nich jest grawitacja, siła odśrodkowa Ziemi, która sprawia, że wszystkie obiekty przylegają do jej powierzchni. Aby można było pokonać siłę grawitacyjną, oderwać się od powierzchni Ziemi i nie spaść na nią, należy nadać obiektowi prędkość. Na takiej zasadzie startują samoloty i rakiety kosmiczne — ta prędkość to właśnie prędkość kosmiczna.
Ile jest prędkości kosmicznych?
Wyróżnia się cztery prędkości kosmiczne. Dlaczego?
- Pierwsza prędkość kosmiczna określa minimalną prędkość, by obiekt mógł pokonać siłę grawitacyjną
- Druga prędkość kosmiczna określa minimalną prędkość, by obiekt mógł oddalić się od Ziemi
- Trzecia prędkość kosmiczna określa minimalną prędkość, by obiekt mógł oddalić się od Słońca
- Czwarta prędkość kosmiczna określa minimalną prędkość, by obiekt mógł uniknąć przyciągania galaktyki
Pierwsza prędkość kosmiczna
Pierwsza prędkość kosmiczna to minimalna prędkość, dzięki której obiekt może pokonać grawitację i poruszać się po zamkniętej orbicie. Może ona mieć różną wartość, co jest uzależnione od masy obiektu. W okolicy Ziemi pierwsza prędkość kosmiczna wynosi około 7,9 km/s.
Druga prędkość kosmiczna
Druga prędkość kosmiczna to minimalna prędkość, dzięki której obiekt może opuścić Ziemię i poruszać się swobodnym ruchem w przestrzeni. Tor ruchu obiektu staje się wtedy krzywą otwartą. Druga prędkość kosmiczna dla Ziemi jest równa 11,2 km/s.
Trzecia prędkość kosmiczna
Trzecia prędkość kosmiczna to minimalna prędkość, która jest potrzebna do oddalenia się od Słońca i opuszczenia Układu Słonecznego. Dla powierzchni Ziemi jest ona równa 42,1 km/s.
Czwarta prędkość kosmiczna
Czwarta prędkość kosmiczna to minimalna prędkość, która pozwoli opuścić na zawsze galaktykę. W okolicy Słońca wynosi ona 350 km/s.
Co ciekawe, człowiekowi udało się stworzyć obiekty, które oddaliły się od Słońca na odległość większą niż najdalej znajdująca się planeta w Układzie Słonecznym. Niektórzy marzą o wysłaniu w kosmos obiektu, który przekroczyłby granicę Wszechświata. Na razie jednak nie jest możliwe oszacowanie potencjalnej minimalnej prędkości, która pozwoliłaby zrealizować tak fantazyjne pragnienia.
Czytaj: Rok świetlny — co to znaczy i ile rok świetlny ma lat?
