Только с космической скоростью можно улететь с Земли

Это характерный пример мифа, который широкие слои образованщины тупо заучили, не понимая сути — как, впрочем, и всё остальное, что образованщина считает своими «знаниями». Пустая черепная коробка, заполненная штабелями фактов, для которых никто не удосужился хотя бы зазубрить граничные условия их применимости, не говоря уже о понимании смысла и взаимосвязей — вот типичный продукт «самой лучшей в мире» советской системы образования (которая представляет из себя старую прусскую систему, из которой выбросили логику и заменили ее заклинаниями марксизма-ленинизма). С таким багажом очень удобно решать кроссворды, но практически невозможно спроектировать, например, хороший автомобиль.

Но вернемся к «космической скорости», якобы обязательной для того, чтобы улететь с Земли. Как ни странно, это миф условно образованных: совсем необразованные ведь просто ничего не знают про какие-то там «космические скорости». Однако те, кто про них всё-таки слышали, с большой вероятностью поведают вам что-то в стиле: «Чтобы космический корабль улетел в космос, он должен набрать первую космическую скорость» (вторую, третью или просто «космическую»).

И это — снова свидетельство того, что заученное наизусть вовсе не тождественно понимаемому.

Поскольку на самом деле улететь с Земли куда угодно, вообще говоря, можно с любой скоростью — главное, чтобы она с какого-то момента времени была направлена от Земли.

Когда вы подпрыгиваете, вы не набираете космическую скорость, но при этом вы ведь совершенно точно отрываетесь от земли. И — если у вас богатое самомнение — вы даже можете считать, что вы от неё улетаете.

Да, потом вы на неё, независимо от самомнения, как правило, обратно приземляетесь, но всё равно уже с этого момента можно догадаться, что дело тут не в одной лишь только скорости.

«Скорость изменения скорости» — ускорение — это именно та штука, которая не позволяет вам улететь насовсем. Однако ускорение вызывается суммой сил, поэтому для обнуления ускорения (и, соответственно, вечного движения с имеющейся скоростью) вам нужно лишь подобрать некоторую силу, которая равна силе притяжения вас или космического корабля к Земле в данной точке пространства. Или бо́льшую. Если вам это удастся, то вы можете улететь куда угодно, даже со скоростью один миллиметр в год. Надо будет только подождать достаточно долго.

И вот в этом и состоит та самая проблема, которой обязано появление всех этих «космических скоростей» с порядковыми номерами: где нам взять такую силу и чтоб надолго?

Сила притяжения есть всегда, а вот противодействующую ей силу мы вынуждены создавать сами. Например, упругостью наших мышц при прыжке. Или выбросом разогретых газов из ракетного двигателя. Или ещё как-то.

Возможно, в «ещё как-то» скрываются и способы генерации силы сколь угодно долгое время — например, есть соображения по поводу того, что можно было бы хватать спецворонкой молекулы из космоса, часть из них использовать в ядерном синтезе, а другую часть разогревать энергией от первой части, получая таким образом перманентно работающий реактивный двигатель. Но проблема в том, что такое пока только предположено, а не реализовано. Пока что мы просто вынуждены предполагать остановку двигателя в какой-то момент: нам ведь надо экономить топливо, которое мы пока что заливаем в космические корабли на Земле, а не собираем из межпланетного пространства.

И вот тут-то возникает мегачит: если разогнать космический корабль до некоторой скорости, то двигатель можно отключить, и корабль, как рассказывалось в прошлом разделе, хотя и будет падать, но в своём падении будет всё время промахиваться мимо Земли.

Иными словами, о «космических скоростях» речь каждый раз идёт в том случае, когда двигатель уже выключен, включать его обратно не намереваются, но всё равно не хотят, чтобы корабль упал на Землю.

То есть эту фразу следует трактовать буквально: «космическая скорость нужна, чтобы покинуть Землю». «Нужна», а не «обязательна». Это — один из способов реализации задуманного, а не некое общее правило на все случаи жизни.

Как мы знаем, такую скорость действительно можно подобрать. Для этого в общем случае нам надо было бы решить систему дифференциальных уравнений второго порядка. Однако при простом вращении по окружности есть и более простой вариант: нам ведь известна связь между скоростью движения по круговой орбите и центростремительным ускорением. То есть тем ускорением, с которым центростремительная сила поворачивает вектор скорости.

Часто, кстати, это всё неправильно понимается: будто бы центростремительное ускорение создаёт скорость, с которой движется вращающийся по окружности объект. Но нет: оно только лишь поворачивает вектор скорости так, что модуль скорости — длина этого вектора — остаётся неизменной. Скорость же должна быть «какой надо» ещё до начала воздействия силы на объект.

Так вот, если двигатели выключены, то единственная сила, которая могла бы создать центростремительное ускорение — сила тяжести планеты в данной точке. Назовём это ускорение «g», но будем помнить, что это не ускорение свободного падения у поверхности, а оное на данном расстоянии от центра планеты.

Чтобы это самое вращение действительно имело место, нужно, чтобы ускорение g было связано со скоростью v и расстоянием от центра планеты r следующим образом:

Если бы космический корабль летал прямо над поверхностью Земли, то ускорение свободного падения было бы примерно 9,8 м/с2. Радиус же Земли — примерно 6400 километров. То есть скорость вращения по круговой орбите, часто называемая «первой космической», равна примерно 7.9 километров в секунду.

Большая скорость, да. Однако именно её надо набрать, чтобы выйти на орбиту Земли?

И снова вот и нет. Ведь если мы с такой скоростью подкинем ракету вертикально вверх, то ракета просто упадёт обратно, а вовсе не выйдет на орбиту. Мало того, что скорость должна быть именно такой, она вдобавок должна быть перпендикулярна силе тяжести — только так можно избежать падения обратно.

Однако, как было сказано в предыдущем разделе, сила тяжести убывает с расстоянием. То есть та сила, которая пытается уронить космический корабль обратно на планету, тем меньше, чем дальше этот корабль от источника силы — планеты. Не исключено, можно подобрать такую начальную скорость, что, грубо говоря, «тело будет быстрее удаляться, чем тормозиться». То есть за то время, пока корабль улетит на некоторое расстояние, сила тяжести не успеет обнулить его скорость. На этом расстоянии сила тяжести уже меньше, а скорость всё ещё будет такой, что корабль снова успеет отлететь на некоторое расстояние, но эта уменьшившаяся сила снова не успеет его затормозить до нуля. И так до бесконечности.

В этом случае космический корабль улетит от планеты сколь угодно далеко, даже с выключенными двигателями. И только в гипотетической бесконечно далёкой точке его скорость всё-таки обратится в ноль. Этот вопрос можно рассмотреть через закон сохранения энергии.

Это называется «вторая космическая скорость», и она в корень из двух раз больше, чем первая космическая.

Подобрать «скорость улёта» можно не для всех объектов космоса: там ведь есть ещё чёрные дыры, обладающие достаточной массой для того, чтобы скорость, требуемая для улёта от них, была выше скорости света. Таким образом, даже свету не хватает скорости, чтобы «без реактивного двигателя» от них улететь — оттого-то они и чёрные. Впрочем, по текущей концепции и с реактивным двигателем тоже улететь бы не удалось — ведь скорость света нельзя превысить.

А что же будет в промежутке между первой и второй космическими скоростями?

Ну, вполне понятно, что если минимальная скорость улёта — вторая, то с меньшей скоростью тело не улетит. А если минимальная скорость «непадения» — первая, то оно одновременно с тем и не упадёт. Внутренний голос подсказывает, что тело будет вращаться вокруг планеты, но, видимо, не по окружности. И он подсказывает правильно: действительно вращение будет по эллипсу.

И такая форма добавляет уточнений к космическим скоростям. В частности, скорость в некоторых точках эллипса может быть и меньше первой космической, а вращение всё равно будет. Просто не по окружности. И наш спутник таки не упадет на Землю, хотя скорость в этих точках ниже первой космической.

То есть, вообще говоря, на некруговую орбиту планеты можно выйти и при меньшей скорости, нежели первая космическая для этой планеты.

Однако в любом случае при выключенных двигателях вектор скорости — то есть её величина и направление — связана с параметрами орбиты. Однозначно связана.

В фильме «Гравитация», между прочим, вся завязка сюжета строится на игнорировании этой закономерности. Ну ещё ладно, что там не два, а целых три спутника чудесным образом и с непонятными целями летают по одной и той же орбите — буквально находятся на одной и той же окружности в трёхмерном пространстве. Это уже крайне странно, но ещё страннее то, что при разрушении одного из спутников, его осколки непонятным образом догоняют другие спутники.

Такого просто не может быть: нельзя находиться на той же орбите, имея разные скорости. Осколки должны были бы начать летать по иным орбитам — скорее всего эллиптическим, падать на Землю, улетать от неё в космос. Как угодно, но только не так, как произошло в фильме. У них ведь нет двигателей, которыми они могли бы корректировать курс, поэтому они физически не могли полететь быстрее по той же орбите, по которой летал разрушившийся корабль.

А вы на это всё смотрели и верили. Как в полеты астропиндосов на Луну.

Однако до сих пор все наши расчёты подразумевали, что космический корабль взлетает с планеты, которая является единственным небесным во вселенной. Но, как многие в курсе, это не совсем так.

В частности, где-то рядом с Землёй есть ещё Солнце. Оно большое и массивное, а потому тоже притягивает космический корабль. И в результате стартовавший с реальной Земли корабль — даже если он набрал вторую космическую скорость — улетит совсем даже не в бесконечность: он действительно сможет улететь от Земли, но не от Солнца. Оно его удержит и заставит вращаться вокруг себя (или, как мы уже слышали ранее, это Солнце будет вращаться вокруг него, хотя и думать об этом крайне тяжело).

Повторив аналогичные вышеприведённым рассуждения для космического корабля и Солнца, вместо Земли, мы сможем найти ещё одну космическую скорость — ту, которая нужна, чтобы улететь и от Солнца тоже. Или ещё одну: чтобы выйти на его круговую орбиту. Или ещё одну: чтобы улететь не только от Солнца, а вообще от всей галактики. И так далее.

Много, много космических скоростей. И каждая из них имеет свой смысл. Радикально отличающийся от заученного образованщиной «она нужна, чтобы оторваться от Земли».

Подытожим.

Первая космическая скорость, это такая скорость, что, если…

…мы находимся почти на поверхности Земли,
…и скорость направлена параллельно её поверхности в ближайшей к нам точке,
…и мы выключили двигатели,
…то мы будем вращаться вокруг Земли до бесконечности по круговой орбите.

Точнее, мы вращались бы, если бы у Земли не было атмосферы, которая своим сопротивлением через некоторое время уронит нас обратно.

А вторая космическая скорость — это такая скорость, что если мы её наберём у поверхности Земли и выключим двигатели, то мы улетим от Земли на орбиту вокруг Солнца.

С самой же Земли или даже от всей галактики при включённых двигателях мы можем улететь с любой скоростью, направленной от Земли или галактики. Хоть со скоростью пешехода. Только бы топлива хватило.

Источник материала
Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем сообществе пользователем Proper на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения. Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта на EMAIL abuse@proru.org с указанием адреса (URL) страницы, содержащей спорный материал. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.

Читайте также:

Комментарии о материале (сверху свежие):
  1. Sagamor (2018-02-05 15:40:31)
    Новость такого план, типа Эрдоган заявил, что «Российская сторона пошла навстречу Анкаре как по вопросам цены и сроков поставок ЗРК, так и в контексте налаживания совместного производства и передачи технологий», — цитирует его слова агентство Anadolu. По словам турецкого лидера, Анкара «наряду с закупкой С-400 делает ставку на производство отечественных систем ПВО». Именно с этим связано заключенное накануне соглашение концернов ASELSAN и ROKETSAN с европейской компанией EUROSAM.
  2. Sagamor (2018-02-05 15:45:54)
    А тысяча воздушных шариков унесёт на пред/орбиту Карлсона? Или хотя бы настолько высоко, чтобы там он мог включить маршевый двигатель на обогащённом варенье из протоклубники?))
  3. Mikhail (2018-02-05 15:52:42)
    Надо в бога верить и не заниматься таким глупостями. А всех ученых сжечь на костре.
  4. Ванёк26 (2018-02-05 15:58:22)
    Смотря чем их надуть. ННнннннада вакуум попробовать.
  5. Sagamor (2018-02-05 16:05:11)
    Зачем?...А всех ученых сжечь на костре... Британские очень даже родственники Петросяна
  6. ZIL.ok.130 (2018-02-05 16:08:13)
    Точна! То то лысые абизяны вот уже какую тыщу лет участвуют в нескончаемом чемпионате мiра -- кто кого переверит.
  7. FLY_Slim Jr. (2018-02-05 16:08:45)
    Если считать, что два отрицательных дадут положительный, то можно канеш, но только магия ещё надо
  8. Proper (2018-02-05 16:09:57)
    Стратостаты без всякого двигателя уверенно поднимаются на высоту более 50 км - нынешний рекорд 53,7 км, но за 50 км высота перевалила еще в 1972 году. Выше 50 км - это уже мезосфера, а космос по понятиям США начинается на высоте 80 км. То есть, тащемта, идея воздушных шариков отнюдь не так абсурдна, как кажется. Кстати, текущий рекорд высоты для самолета с воздушными винтами, вращаемыми электромоторами, питающимися от солнечных батарей - чуть меньше 30 километров. Абсолютный рекорд высоты для самолетов с реактивными (не ракетными) двигателями составляет 37.650 м, поставлен на рекордном МиГ-25 в 1977 году.
  9. ZIL.ok.130 (2018-02-05 16:11:05)
    Тут нужен колдун -- ослик Иа. Входит и на орбиту -- выхо-о-одит. И горшок.
  10. Sagamor (2018-02-05 16:11:21)
    Ещё вопрос, а сгорание в плотных слоях атмосферы- это обязательный атрибут и фейерверк приземления, или можно как-то избежать тихо и плавно?
  11. Mikhail (2018-02-05 16:15:43)
    Не прокатит. Выше уже слишком разряжена атмосфера.
  12. FLY_Slim Jr. (2018-02-05 16:17:36)
    Можно, но не сейчас и не с этими типами двигателей
  13. FLY_Slim Jr. (2018-02-05 16:17:55)
    Горшок обязательно
  14. zeloone (2018-02-05 16:23:11)
    Ещё одно распространённое заблуждение что в зоне действия тяготения Земли на тело действует притяжение Солнца, Луны и ещё фиг знает чего... В зоне тяготения Земли действует ТОЛЬКО тяготение Земли. Правильнее сказать притяжение к точке, которая совпадает с центром Земли. И сама планета тоже притянута к этой точке.
  15. Sagamor (2018-02-05 16:24:44)
    так может действительно есть путь дешевле на орбиту, сначала на стратостате (он же ракета). потом "бах и в дамках". Считай первая ступень сразу в минус по весу. Никаких проблем со стартовым столом, его износом, с удерживающими штангами.
  16. Proper (2018-02-05 16:31:48)
    Абассацца. А приливы-то об этом и не знают.
  17. DirtyHarry1 (2018-02-05 16:36:18)
    Буквально до вчерашнего дня чуть-ли ни единственным, смущающим меня, доводом в защиту "астропиндосов на Луне" для меня была "уверенность" в сём А.Леонова. Но посмотрел "ВРЕМЯ ПЕРВЫХ - антисоветская сказка" (не знаю, как вставлять ваши красивые короткие ссылки), и- писец.
  18. zeloone (2018-02-05 16:36:33)
    Идет себе неспешно приливная волна и достигает побережья Латинской Америки в районе Панамского канала. И нужно ей как-то перебраться на другую сторону канала. Можно конечно через пролив Дрейка и по Северному пути, но это слишком долго и неэффективно. А на другую сторону, согласно школьному учебнику, нужно. Так какой же высоты должна быть приливная волна в Панамском канале?
  19. Henren (2018-02-05 16:39:05)
    Это американская система, запущена, производится. Уже очень давно. Называется "Воздушный старт". Последняя модификация https://i.ytimg.com/vi/j64RlGF3h3c/maxresdefault.jpg
  20. Sagamor (2018-02-05 16:42:08)
    Ну до полтиника км по высоте она не дотянет. Но всё равно несколько дешевле.
  21. Sagamor (2018-02-05 16:43:13)
    Используйте это https://goo.gl/?hl=es
  22. Henren (2018-02-05 16:48:12)
    А на такую высоту и не нужно. На высоте 10 км сопротивление воздуха уже сильно меньше. С нее и происходит запуск. Минус первая ступень.
  23. FLY_Slim Jr. (2018-02-05 16:55:45)
    Так она вместе с корой и всем остальным двигается, че ей этот панамский канал волна же
  24. ZIL.ok.130 (2018-02-05 16:58:51)
    Бл#, я се прейставел ваше ох...,не -- удивление. еси вы посидите на берегу моря часиков 12. Вот оно под ногами плёскалось, а потiм -- оп-па -- кудысь делося. Шшаррада.
  25. Sagamor (2018-02-05 17:22:18)
    "Летающий блинчик" Циммермана 1942г. Vought V-173 США 60 метров разбега, для посадки хватало и 15 метров, а при достаточно сильном встречном ветре самолёт вообще мог взлететь вертикально. https://goo.gl/7wt4hg Чарльз Циммерман (не путайте с немецким однофамильцем)
  26. планета Шелезяка (2018-02-05 17:28:45)
    Шарада, ещё немного и Луна слижет себе все ёкеаны вместе с приливной волной). Волна разгоницца и усё гудбай)
  27. HMagier (2018-02-05 17:56:30)
    Вот вы ржоте, а на гипотетическом "космическом лифте" можно подниматься со скоростью пешехода и по достижении якоря-противовеса с@ебать от матушки-Земли нах, просто подпрыгнув в нужном направлении.
  28. Capuchin (2018-02-05 18:02:29)
    Так то ж будет медленная пешеходно-вертикальная скорость, пешеходно-угловая будет ого-го!
  29. HMagier (2018-02-05 18:27:14)
    А это уже второй вопрос. В этом и прелесть идеи ^_^
  30. Tim_duke (2018-02-05 18:31:02)
    Да фигня вообще угловая 15° в час. Ерунда вообще.
  31. Proper (2018-02-05 19:18:43)
    Ты только что сломал образованцам моск. Точнее, то, что они принимали за моск - окаменевшие наслоения гуано внутри черепной короппки. Как дальше жЫть образованцу? Всё рухнуло. В совеццке школе ффсё врали (tm).
  32. Capuchin (2018-02-05 19:53:16)
    Вас смутила несуществующая терминология, шутка как таковая или слишком вкрадчивая песня чувства превосходства над "образованцами"?
  33. zeloone (2018-02-05 20:36:45)
    Точка на поверхности Земли движется вместе с планетой со скоростью 30 км/с вокруг Солнца. Кроме того она движется со скоростью до 462 м/с (на экваторе) вокруг оси вращения Земли. Причём наклон оси относительно Солнца зависит от времени года. Изменяется и вектор скорости и модуль вектора скорости движения. При такой хитровыделаной траектории было бы странно если бы вода была неподвижна. Движение приливной волны далеко не линейно. Если взять тазик с водой и покрутить, то можно примерно представить как движется приливная волна. Она в локальных участках мирового океана движется по эллипсу. Иногда линейно. Выдержка из какого-то учебника по мореходству: Приливно-отливные течения в отличие от всех течений распространяются на всю толщу водных масс: скорость приливно-отливного течения во всех слоях по глубине практически одинакова. Для открытых участков океана характерны приливно-отливные течения вращательного типа. В узкостях, наоборот, приливно-отливные течения приобретают реверсивный (возвратно-поступательный) характер, когда направления приливного и отливного течений в одном и том же пункте имеют противоположные значения. Скорость и направление приливно-отливного течения непрерывно изменяются.
  34. zeloone (2018-02-05 21:43:34)
    Точка на поверхности Земли движется вместе с планетой со скоростью 30 км/с вокруг Солнца. Кроме того она движется со скоростью до 462 м/с (на экваторе) вокруг оси вращения Земли. Причём наклон оси относительно Солнца зависит от времени года. Изменяется и вектор скорости и модуль вектора скорости движения. При такой хитровыделаной траектории было бы странно если бы вода была неподвижна. Движение приливной волны далеко не линейно. Если взять тазик с водой и покрутить, то можно примерно представить как движется приливная волна. Она в локальных участках мирового океана движется по эллипсу. Иногда линейно. Выдержка из какого-то учебника по мореходству: Приливно-отливные течения в отличие от всех течений распространяются на всю толщу водных масс: скорость приливно-отливного течения во всех слоях по глубине практически одинакова. Для открытых участков океана характерны приливно-отливные течения вращательного типа. В узкостях, наоборот, приливно-отливные течения приобретают реверсивный (возвратно-поступательный) характер, когда направления приливного и отливного течений в одном и том же пункте имеют противоположные значения. Скорость и направление приливно-отливного течения непрерывно изменяются.
  35. ZIL.ok.130 (2018-02-05 21:47:14)
    И чё -- нам всем порадоваца, што вы для себя чтение открыли? Уже.
  36. zeloone (2018-02-05 21:55:06)
    Всего лишь пытаюсь донести то, что Луна к приливам отношения не имеет.
  37. ZIL.ok.130 (2018-02-05 22:01:32)
    А-а-а, так у вас твердь обгоняет воду? Иле наоборот? Это вам в Осло. /так, твердь воду обгоняет, но тогда она ещё сильнее должна обгонять воздух!/
  38. Hmm4 (2018-02-06 07:04:47)
    У Союза первая ступень отбрасывается на 40-50 км.
  39. Sagamor (2018-02-06 07:44:41)
    не только "в чемпионате мiра — кто кого переверит." Но и кто кого переварит!)))
  40. Владимир (2018-02-06 07:49:04)
    >>кто кого переверит И разновидность - чья вера истенней, кто еретик а кто кошерен. Гыыы
  41. Sagamor (2018-02-06 08:03:56)
    Фант. роман "Бастионы Дита"стр. 58 . Есть там сюжет про выдуманного Бога "Мозголома" И истинную веру. Чуваки скормили племени разные "торкающие" коренья. Потому как им грозил кирдык. Племя разуверилось в предыдущей религии и сносило всё напрочь, искало истинную веру, а тут попались странники под руку. Пришлось спасаться таким способом. – Ой, хорошо! – выдохнул вдруг один из старейшин. – Снизошла благодать! Чую, прибывают силы. – А у меня в штанах прибывает! – похвалился дед с бородой по пояс. – Где тут у вас бабы гулящие обитают? – Ну и дела! – Кто-то отбросил костыль. – Ноги слушаются! Хоть в пляс пускайся! – Слава Богу Мозголому! – дружно загалдели остальные. – Счастье-то какое привалило! Дождались наконец истинной веры! – Ну как? – воззвал я к толпе. – Снизошла благодать? Чувствуете себя богами? Получили, что хотели? Громовое: «Да!» и «Почти!» – заглушило отдельные «Нет». – А коль так, – продолжал я. – Ступайте по пути, который указывает вам Бог! Тут я совершил ошибку. Или меня подвело весьма приблизительное знание языка. А может, меня не так поняли. Только вместо того, чтобы разойтись по домам (именно это я и имел в виду), приобщившиеся к Богу Мозголому каплюжники направились туда, куда их гнало затуманенное сознание и расторможенные инстинкты. Одни искали баб, другие пиво, третьи просто мерились силой, выясняли отношения и вспоминали старые долги. Как ни печально, но я оказался прав почти во всем – Бог Мозголом даровал людям силу, возбудил страсть, вернул здоровье и освежил память. Правда, всего на пару часов. – Завтра у них будут болеть не только мозги, но и зубы, – сказал Хавр. – Пора сматываться. – Пожалуй, ты прав, – согласился я. – Пророком такого Бога, как Мозголом, нельзя оставаться больше одного дня.
  42. Ы-Грок (2018-02-06 10:13:38)
    Аутор нашел книжку для школьников 80-х годов издания. Следующая статья будет, полагаю, про молоток, брошенный с Мира.. пардон, с МКС..
  43. Styletton (2018-02-06 14:17:37)
    Обжуйте лучше тему: "Детонационные двигатели. Успехи и перспективы". https://goo.gl/YH91zw
Чтобы писать свои комментарии - надо залогиниться на сайте. Тогда и вид комментариев станет более красивым.