왜 궤도가 떨어지는가

우주 정거장에서 떠다니는 모든 우주 비행사들은 떨어지고 있습니다. 그래서 역, 그리고 달. 그 중 어느 것도 “중력 위”가 아니다. 그들은 지구 주위를 돌고, 계속해서 떨어지고 있으며, 결코 지구에 부딪히지 않습니다.

궤도는 단순히 끝나지 않는 낙하입니다.

봐

공을 옆으로 던지면 바닥에 곡선이 생깁니다. 더 힘들게 던지면 더 멀리 떨어진다 이제 너무 강하게 던지는 것을 상상해보세요. 그것이 한 미터 떨어진 시간에, 그 아래의 지면도 한 미터로 굽어져있습니다. 아직도 떨어지고 있어요 그냥 더 가까이 오지 않아요

지구에서는 약 7.8 km/s의 속도로 표면에 가까운 (28,000 km/h). 지상의 아무것도 그렇게 빨리 움직일 수 없습니다. 공기가 멈추기 때문입니다. 그래서 우리는 공기 위로 먼저 올라갑니다. 그것은 로켓이 하는 모든 것입니다: 대기 위에 우주선을 들어 올린 다음 옆으로, 매우 강하게 밀어.

• 궤도 속도보다 느리다: 경로가 지구로 굽어진다.
• 정확히 궤도 속도: 원.
• 더 빠르게: 타원형, 밖으로 그리고 뒤로 스윙.
• 다음보다 빠르게 탈출 속도 (저궤도에서 약 11 km/s): 경로가 열리고 다시는 돌아오지 않습니다.

먼저 추측해 보세요: 지상과 비교해서 국제 우주 정거장의 고도에서 중력이 얼마나 강한가?

약 90% 정도 강하다. 우주비행사들은 중력이 없기 때문에 떠다니는 것이 아니라, 그들이 스테이션과 함께 떨어지기 때문입니다.

떨어지는 우주선 안에서 모든 것이 같은 비율로 함께 떨어지기 때문에 아무것도 다른 것에 압력을 가하지 않습니다. 그래서 우주비행사들이 떠다니는 거죠 우주 기관은 이를 미중력이라고 부른다.

이해하겠습니다

지구 근처에서는 중력이 g = GM/r²의 가속도로 이끌어낸다. 반지름 r 의 원 안에서 속도 v 로 이동하는 것은 v²/r 의 중심을 향해 당기는 것을 필요로 한다. 궤도는 중력이 정확히 그 인력을 제공하는 곳입니다.

v²/r = GM/r²  →  v = √(GM / r)

지구의 GM = 398,600 km³/s²와 r = 6,371 + 200 = 6,571 km, v ≈ 7.79 km/s로 계산하면 된다. 영화에서 뉴턴이 가상한 600km의 산의 높이에서는 r = 6,978 km와 v = 7.56 km/s이다.

The time for one lap follows: T = 2πr / v, about 88 minutes at 200 km. 높은 궤도는 더 느리고 더 길다: 달, 384,400 km, 27.3 일이 걸린다.

마스터

반경 r₀, 속도 v로 수평으로 발사하고 경로는 지구 중심이 한 초점에 있는 원뿔형 단면이다. 킬로그램당 에너지,

즉, ε = v²/2 − μ/r₀이다.

형태를 결정한다: ε < 0 is an ellipse (including the circle and the paths that hit the ground, which are ellipses interrupted by the surface), ε = 0 a parabola, ε > 0 a hyperbola. ε = 0을 설정하면 탈출속도 v_esc = √(2μ/r₀)가 나오는데, 이는 정확히 같은 고도에서 원형 속도의 √2배이다.

수평 발사는 항상 축에 발사 지점을 두는데, v가 원형 속도보다 낮으면 궤도의 가장 높은 지점이고, 그 이상이라면 가장 낮은 지점이다. 그래서 필름에 있는 느린 공은 산에서 떨어지고, 더 빠른 것들은 아래로부터 다시 돌아온다.