Третья космическая скорость: почему в одном случае она равна 16 км/с, а в другом 72 км/с?

Третья космическая скорость часто вызывает путаницу из-за того, что под этим названием имеют в виду две разные величины.

В классической космонавтике третья космическая скорость — это минимальная скорость, которую нужно сообщить аппарату относительно Земли, чтобы он, стартуя с поверхности Земли и не учитывая сопротивление атмосферы, смог покинуть не только земное притяжение, но и гравитационное влияние Солнца, то есть выйти за пределы Солнечной системы.

В этом смысле она равна примерно:

16,7 км/с.

Но есть важная деталь: эти 16,7 км/с — это скорость относительно Земли, а не относительно Солнца.

Земля сама движется вокруг Солнца со скоростью около:

29,8 км/с.

Если аппарат запускают в направлении движения Земли по орбите, то его скорость складывается со скоростью Земли. Например, чтобы уйти от Солнца, аппарату нужно набрать определённую скорость относительно Солнца. Часть этой скорости уже есть благодаря движению Земли вокруг Солнца.

Расчёт выглядит примерно так:

• чтобы покинуть Солнечную систему, около орбиты Земли нужно иметь скорость относительно Солнца примерно 42 км/с;
• Земля уже даёт аппарату почти 30 км/с;
• не хватает примерно 12 км/с относительно Земли;
• с учётом того, что старт происходит с поверхности Земли, а не с орбиты, и нужно сначала преодолеть земное притяжение, получается около 16,7 км/с.

А откуда берётся число 72 км/с?

Обычно это результат другого понимания вопроса: речь идёт о скорости, которую должен иметь объект относительно Солнца, чтобы полностью покинуть Солнечную систему, если считать, что он начинает движение почти с нулевой скоростью относительно Земли или Солнца в другой системе отсчёта. То есть это уже не «третья космическая скорость с поверхности Земли», а скорость ухода из солнечной системы в иной системе отсчёта.

Кроме того, число около 70–72 км/с иногда появляется при сложении скоростей в неправильной системе отсчёта: например, когда к скорости ухода от Солнца добавляют скорость Земли или скорость вращения Земли, не учитывая направление движения. Скорости в космосе нельзя просто складывать как обычные числа — важно, куда именно направлены векторы скоростей.

Таким образом:

• 16,7 км/с — правильное значение третьей космической скорости в школьной и космонавтической традиции: скорость от поверхности Земли, необходимая для ухода из Солнечной системы.
• 72 км/с — не является третьей космической скоростью Земли; это число возникает из другой системы отсчёта или из некорректного сложения скоростей.

Главная причина разницы — разные точки отсчёта: скорость относительно Земли и скорость относительно Солнца — это разные вещи.

0 0 Пожаловаться