Rymdhastighet
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 12 augusti 2022; kontroller kräver 2 redigeringar .Kosmiska hastigheter ( första v 1 , andra v 2 , tredje v 3 och fjärde v 4 [1] ) är karakteristiska kritiska hastigheter för rymdobjekt i himlakropparnas gravitationsfält och deras system. Kosmiska hastigheter används för att karakterisera typen av rörelse hos ett rymdskepp i himlakropparnas påverkanssfär: solen , jorden och månen , andra planeter och deras naturliga satelliter , såväl som asteroider och kometer .
Per definition är rymdhastighet den minsta initiala hastighet som måste ges till ett objekt (till exempel en rymdfarkost ) på ytan av en himlakropp i frånvaro av en atmosfär , för att:
- v 1 - objektet blev en konstgjord satellit av den centrala kroppen, det vill säga det började rotera i encirkulär banarunt det på noll eller försumbar höjd i förhållande till ytan;
- v 2 - objektet övervann dengravitationsattraktionoch började röra sig längs en parabolisk omloppsbana och fick därigenom möjligheten att flytta bort till ett oändligt stort avstånd från det;
- v 3 - när det lanserades från planeten lämnade objektetplanetsystemetstjärnansattraktion, det vill säga detta är en parabolisk hastighet i förhållande till stjärnan;
- v 4 - när objektet lanserades från planetsystemet lämnadedet galaxen.
Rymdhastigheter kan beräknas för vilket avstånd som helst från jordens centrum. Emellertid använder astronautik ofta värden som beräknas specifikt för ytan av en sfärisk homogen modell av jorden med en radie på 6371 km.
Första rymdhastighet
Kvadraten på den cirkulära (första kosmiska) hastigheten, upp till ett tecken, är lika med den newtonska potentialen Φ på ytan av en himlakropp (när man väljer nollpotentialen i oändligheten):
där M är himlakroppens massa, R är dess radie, G är gravitationskonstanten .
Om hastigheten för rymdfarkosten eller annat föremål vid uppskjutningen i omloppsbanan överstiger den cirkulära, kommer dess omlopp att vara en ellips med fokus i tyngdpunkten.
Andra utrymningshastighet
Mellan den första och andra kosmiska hastigheten i det icke-relativistiska fallet finns det ett enkelt förhållande:
Kvadraten på flykthastigheten (andra kosmisk hastighet) är lika med två gånger den newtonska potentialen på kroppens yta, taget med motsatt tecken:
Den andra kosmiska hastigheten (parabolisk hastighet, flykthastighet) bestäms vanligtvis under antagande av frånvaron av några andra himlakroppar. Till exempel, för månen är flykthastigheten 2,4 km/s , trots att det i verkligheten, för att förflytta kroppen till oändligheten från månens yta, är nödvändigt att övervinna jordens attraktion, Solen och galaxen.
Första och andra kosmiska hastigheter för olika himlakroppar
| Himlakropp | Massa (i förhållande till jordens massa) [2] | v 1 , km/s [3] | v 2 , km/s [4] |
|---|---|---|---|
| Enceladus | 1,8×10 −5 [5] | 0,169 | 0,239 [6] |
| Ceres | 1,57×10 −4 [7] | 0,37 | 0,52 [6] |
| Måne | 0,0123 | 1,678 | 2.4 |
| Merkurius | 0,0553 | 3,005 | 4.3 |
| Venus | 0,815 | 7,325 | 10.4 |
| Jorden | ett | 7,91 | 11.2 |
| Mars | 0,107 | 3,546 | 5.0 |
| Jupiter | 317,8 | 42,58 | 59,5 |
| Saturnus | 95,2 | 25,535 | 35,5 |
| Uranus | 14.54 | 15.121 | 21.3 |
| Neptunus | 17.1 | 16,666 | 23.5 |
| Sol | 332 940 | 437,047 | 618.1 [6] |
| Den vita dvärgen Sirius B | 338 933 | 4 800 | 6 800 [6] |
| Neutronstjärna PSR J0348+0432 | OK. 670 000 | 143 000 ± 10 000 [8] | ~ 200 000 [8] [6] |
Tredje flykthastigheten
Rymdfarkosten, vars initiala hastighet inte är mindre än den tredje kosmiska hastigheten, kan övervinna solens attraktion och för alltid lämna solsystemet . Det bör noteras att en rymdfarkost med en konstant igång motor inte behöver utveckla en sådan hastighet för att utföra en bemannad interstellär flygning till andra stjärnors planetsystem.
Den fjärde kosmiska hastigheten
Den fjärde kosmiska hastigheten är kroppens minsta nödvändiga hastighet, vilket gör det möjligt att övervinna galaxens attraktion vid en given punkt. Den fjärde rymdhastigheten används ganska sällan. Inte ett enda konstgjort föremål har ännu utvecklat en sådan hastighet.
Se även
Anteckningar
- ↑ Zasov A. V., Surdin V. G. Kosmiska hastigheter. Arkiverad 15 juni 2013 på Wayback Machine
- ↑ Dr. David R. Williams Planetariskt faktablad - förhållande till jordens värden . NASA. Hämtad 16 november 2017. Arkiverad från originalet 11 maj 2018.
- ↑ Första kosmiska hastigheten, onlineberäkning . Kalkylatorn är en referensportal. Hämtad 26 juli 2019. Arkiverad från originalet 13 maj 2019.
- ↑ Dr. David R. Williams Planetariskt faktablad - Metriskt . NASA. Hämtad 16 november 2017. Arkiverad från originalet 20 augusti 2011.
- ↑ Jacobson, RA; Antreasian, P.G.; Bordi, JJ; Criddle, K.E. et al. Gravity Field of the Saturnian System från satellitobservationer och rymdfarkostsspårningsdata (engelska) // The Astronomical Journal : journal. - IOP Publishing, 2006. - December ( vol. 132 ). - P. 2520-2526 . - doi : 10.1086/508812 .
- ↑ 1 2 3 4 5 Andra rymdhastighet, onlineberäkning . Kalkylatorn är en referensportal. Hämtad 28 juli 2019. Arkiverad från originalet 13 maj 2019.
- ↑ Carry, Benoit; et al. Nära-infraröd kartläggning och fysiska egenskaper hos dvärgplaneten Ceres // Astronomy and Astrophysics : journal . - EDP Sciences, 2008. - Januari ( vol. 478 , nr 1 ). - S. 235-244 . - doi : 10.1051/0004-6361:20078166 .
- ↑ 1 2 Strängt taget bör relativistiska korrigeringar beaktas i beräkningen, men en mycket större felaktighet introduceras av den nuvarande osäkerheten i värdet av neutronstjärnans radie
Litteratur
- Shirmin G.I. Kosmiska hastigheter . - 2016. - Bok. Stora ryska encyklopedin. Elektronisk version.
- Yu. A. Ryabov. [bse.sci-lib.com/article065144.html Kosmiska hastigheter]. - Prins. Great Soviet Encyclopedia (BSE) .
- Kosmiska hastigheter / Kap. ed. A. M. Prokhorov. - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1988. - Bok. Fysisk uppslagsverk. I 5 volymer.