Bất kỳ vật thể nào, được ném lên, sớm hay muộn cũng sẽ xuất hiện trên bề mặt trái đất, cho dù đó là một viên đá, một mảnh giấy hay một chiếc lông vũ đơn giản. Đồng thời, một vệ tinh được phóng lên vũ trụ cách đây nửa thế kỷ, một trạm vũ trụ hay Mặt trăng vẫn tiếp tục quay trên quỹ đạo của chúng, như thể chúng hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn của hành tinh chúng ta. Tại sao chuyện này đang xảy ra? Tại sao Mặt Trăng không đe dọa rơi xuống Trái Đất, và Trái Đất không chuyển động về phía Mặt Trời? Chúng không bị ảnh hưởng bởi trọng lực sao?
Từ khóa học vật lý ở trường, chúng ta biết rằng vạn vật hấp dẫn ảnh hưởng đến bất kỳ vật chất nào. Sau đó, sẽ là hợp lý nếu giả sử rằng có một lực nào đó làm trung hòa tác dụng của trọng lực. Lực này được gọi là lực ly tâm. Hành động của nó rất dễ cảm nhận bằng cách buộc một tải nhỏ vào một đầu của sợi chỉ và quay nó quanh chu vi. Trong trường hợp này, tốc độ quay càng cao, độ căng của chỉ càng mạnh vàchúng ta xoay tải càng chậm thì càng có nhiều khả năng bị rơi xuống.
Như vậy, chúng ta đang tiến rất gần đến khái niệm "tốc độ vũ trụ". Tóm lại, nó có thể được mô tả là tốc độ cho phép bất kỳ vật thể nào vượt qua lực hấp dẫn của một thiên thể. Một hành tinh, vệ tinh của nó, hệ mặt trời hoặc một hệ khác có thể hoạt động như một thiên thể. Mọi vật chuyển động trên quỹ đạo đều có vận tốc trong không gian. Nhân tiện, kích thước và hình dạng quỹ đạo của một vật thể không gian phụ thuộc vào độ lớn và hướng của tốc độ mà vật thể này nhận được tại thời điểm tắt động cơ và độ cao tại đó sự kiện này xảy ra.
Vận tốc vũ trụ có bốn loại. Cái nhỏ nhất trong số họ là cái đầu tiên. Đây là tốc độ thấp nhất mà tàu vũ trụ phải có để đi vào quỹ đạo tròn. Giá trị của nó có thể được xác định theo công thức sau:
V1=√µ / r, trong đó
µ - hằng số hấp dẫn địa tâm (µ=39860310 (9) m3 / s2);
r là khoảng cách từ điểm phóng đến tâm Trái đất.
Do hình dạng của hành tinh của chúng ta không phải là một quả bóng hoàn hảo (ở các cực, nó hơi bị dẹt), nên khoảng cách từ trung tâm đến bề mặt là lớn nhất ở xích đạo - 6378,1 • 10 (3) m và ít nhất tại các cực - 6356,8 • 10 (3) m. Nếu chúng ta lấy giá trị trung bình - 6371 • 10 (3) m, thì chúng ta nhận được V1 bằng 7,91 km / s.
Vận tốc vũ trụ càng vượt quá giá trị này, quỹ đạo sẽ càng dài ra, di chuyển ra xa Trái đất hơn tất cảkhoảng cách lớn hơn. Đến một lúc nào đó, quỹ đạo này sẽ vỡ ra, có dạng một đường parabol và phi thuyền sẽ lướt vào không gian. Để rời hành tinh, con tàu phải có vận tốc thứ hai trong vũ trụ. Nó có thể được tính bằng công thức V2=√2µ / r. Đối với hành tinh của chúng ta, giá trị này là 11,2 km / s.
Các nhà thiên văn học từ lâu đã xác định vận tốc vũ trụ, cả vận tốc thứ nhất và thứ hai, là bằng nhau đối với mỗi hành tinh trong hệ bản địa của chúng ta. Chúng dễ dàng tính toán bằng cách sử dụng các công thức trên, nếu chúng ta thay hằng số µ bằng tích fM, trong đó M là khối lượng của thiên thể quan tâm, và f là hằng số hấp dẫn (f=6.673 x 10 (-11) m3 / (kg x s2).
Tốc độ vũ trụ thứ ba sẽ cho phép bất kỳ tàu vũ trụ nào vượt qua lực hấp dẫn của Mặt trời và rời khỏi hệ Mặt trời bản địa. Nếu bạn tính toán nó so với Mặt trời, bạn nhận được giá trị là 42,1 km / s. Và để đi vào quỹ đạo gần mặt trời từ Trái đất, bạn sẽ cần tăng tốc lên 16,6 km / s.
Và cuối cùng, tốc độ vũ trụ thứ tư. Với sự giúp đỡ của nó, bạn có thể vượt qua sức hút của chính thiên hà. Giá trị của nó thay đổi tùy thuộc vào tọa độ của thiên hà. Đối với Dải Ngân hà của chúng ta, giá trị này xấp xỉ 550 km / s (khi được tính so với Mặt trời).
