Club Aurora

Какво представлява безтегловността

ноември 4th, 2012 by

Когато чуем думичката „астронавт” първото нещо, което си представяме е реещ се като птица човек, на когото сякаш гравитацията не му действа. Картината на безтегловност в космоса е добре запечатана в съзнанието ни, но всъщност се оказва, че много от нас въобще не разбират какво се крие зад това понятие. Последният пример, който ме убеди в това, съвпадна със скока на Феликс Баумгартнер от 39 km височина. Аз и баща ми заедно гледахме полета, когато той ме попита: „Добре де, сега на тази височина, на която се намира балонът, човекът вътре не изпитва ли безтегловност в някаква степен?  Нали той е почти в космоса?”  Ако се гледа височината, баща ми действително имаше право – балонът достигна до 40 km, а Международната космическа станция (МКС) се намира на разстояние средно около 350 km над Земята, тъй че разликата не е чак толкова голяма. В станцията обаче изглежда, че хората са  освободени от силата на тежестта си, а пък австриецът си седеше най-спокойно в балона.

Причина за заблудата на баща ми, а вероятно и на много други хора, е схващането, че безтегловността се дължи на липса на гравитационна сила. Вярно е че, понякога състоянието на безтегловност се нарича още и микрогравитация, но всъщност това е физически погрешно. Земната гравитацията я има и тук на повърхността, и на МКС, като при това тя е почти еднаква за двете височини. На повърхността например ускорението, с което би падало едно тяло без опора е 9,81 m/s^2, а на 350 km същото ускорение е около 8,82 m/s^2 – една доста близка стойност. Защо тогава астронавтите вътре в станцията не падат към земята? Отговор – ами всъщност те падат! Заедно с тях обаче пада и самата станция със същата скорост, с която падат и астронавтите. Тук именно се крие ключът от бараката на безтегловността – тъй като станцията и астронавтите вътре се движат с една и съща скорост последните нямат опора и физическото усещане  е за липса на  тегло.  Безтегловност изпитват всички тела, които са в състояние на свободно падане – независимо дали са близо до повърхността или в космоса. Усещането за тежест всъщност се дължи на реакцията с някаква опора. Няма опора – няма и тегло. Безтегловност е изпитал и Баумгартнер от момента, в който скочи от балона, до момента, в който си отвори парашута – така че в този смисъл баща ми е имал право, макар и не по начина, по който е предполагал.

Разликата между свободното падане на Баумгартнер и свободното падане на МКС е, че едното приключи за няколко минути, а другото продължава вече почти 15 години. Причината за това станцията да пада към земята и въпреки това да не губи височина е, че тя се движи с много голяма скорост (обикаля Земята за около час и половина) по близка до кръгова орбита. А всяко движение по окръжност е свързано със създаването на съответна центробежна сила. В случая на космическата станция центробежната сила е равна на силата на гравитационно привличане, но с обратен знак. Резултатът е, че все едно на станцията не действа никаква сила. Нещо от сорта на тежест, окачена на въже, която въртим около главата си – в този случай въжето играе ролята на гравитацията, която задържа тежестта да не изхвърчи на някъде. По същия начин земната гравитация задържа станцията да не изхвърчи в космоса.  А ако по някакъв начин спрем МКС, докато обикаля Земята, на нея ще й действа само гравитационната сила и тя ще започне да пада по права линия надолу.

Нещата с балона на Баумгартнер стоят по различен начин. На почти 40 km височина той не се движеше с някаква голяма скорост. Всъщност балонът беше в относителен покой спрямо земната повърхност и ъгловата му скорост беше равна на скоростта, с която Земята се върти около оста си. С други думи балонът би се завъртял около оста на Земята за 24 часа. А МКС го прави за час и половина. Ако извършим някои простички сметки, за да определим линейната скорост на балона за дадената географска ширина и линейната скорост на космическата станция, ще установим, че скоростта на МКС е около 23 пъти по-голяма от тази на балона. Тъй като разстоянието до центъра на Земята е почти еднакво за балона и за МКС, то центробежното ускорение в двата случая ще зависи главно от квадрата на тази скорост и ще е около 530 пъти по-голямо за МКС спрямо това на балона. За станцията центробежното ускорение ще е равно и противоположно на  земното ускорение, но за балона то ще е 530 пъти по-малко от земното и няма да създаде усещане за безтегловност, за човек който се намира в кабината му.

avatar

About Еmil Petkov

Емил е авиационен инженер, който се опитва да предаде тук своите знания и опит. Намира космоса за вълнуващо място и се интересува как чрез новите технологии ще се приближим до него.

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *
css.php
Page generated in 0,267 seconds. Stats plugin by www.blog.ca