ഈ പാഠം ഒരു Local Solar System ഫൗണ്ടേഷൻ ടീം അംഗം തയ്യാറാക്കിയതാണ്, ഒരു യോഗ്യതയുള്ള വിലയിരുത്തലുകാരന്‍ ഇത് മെച്ചപ്പെടുത്താന്‍ കഴിയും. നിങ്ങള്‍ ഈ വിഷയത്തില്‍ പ്രാവീണ്യമുള്ളവരാണോ? ഒരു ചിട്ടപ്പെടുത്തല്‍ നിര്‍ദ്ദേശിക്കുക
ബഹിരാകാശ നിലയത്തില്‍ നീന്തുന്നത് നിങ്ങള്‍ കണ്ടിട്ടുള്ള എല്ലാ അന്തര്‍വാഹിനികളും വീഴുന്നു. അതുപോലെ തന്നെ സ്റ്റേഷനും, ചന്ദ്രനും. അവരിൽ ആരും “ഗുരുത്വാകർഷണത്തിന് മുകളിലല്ല” അവ ഭൂമിയുടെ ചുറ്റും വീഴുന്നു, വീണ്ടും വീണ്ടും, ഒരിക്കലും അതിനെ തൊടാതെ.
ഒരു കറന്റ് എന്നത് ഒരിക്കലും അവസാനിക്കാത്ത ഒരു തരംഗമാണ്.
നോക്ക്.
ഒരു പന്ത് പാർശ്വത്തേക്ക് എറിഞ്ഞാൽ അത് താഴേക്ക് തിരിയുന്നു. ഇത് കൂടുതൽ കഠിനമായി എറിയുക, അത് കൂടുതൽ ദൂരെ എത്തും. ഇനി, ഒരു മീറ്റര്‍ താഴെ വീണാല്‍, അതിനു താഴെയുള്ള ഭൂമിയില്‍ നിന്ന്… …ഒരു മില്ലിമീറ്റര്‍ ഉയരത്തില്‍… …അത് എറിഞ്ഞ് കളയുന്നതുപോലെ സങ്കല്‍പ്പിക്കുക. വക്രത ഒരു മീറ്ററും കൂടി. ഇപ്പോഴും താഴുന്നു. അത് അടുത്ത് വരില്ല.
ഭൂമിയില്‍ അത് സംഭവിക്കുന്നത് ഏകദേശം 7.8 കിലോമീറ്റര്‍/ സെക്കന്‍ഡ് മണ്ണിനടുത്ത് (28,000 കിലോമീറ്റര്‍/മണിക്കൂര്‍). ഭൂമിയില്‍ ഒന്നിനും അത്ര വേഗത്തില്‍ നീങ്ങാന്‍ കഴിയില്ല, കാരണം വായു അത് തടയുന്നു. അതിനാല്‍ ആദ്യം നമ്മള്‍ വായുവിന്റെ മുകളിലേക്ക് പോകണം. അതൊക്കെയാണ് ഒരു റോക്കറ്റ് ചെയ്യുന്നത്. അത് ഒരു ബഹിരാകാശവാഹനത്തെ വായുവില്‍ നിന്നും ഉയര്‍ത്തുന്നു, പിന്നെ അതിനെ തള്ളിക്കളയുന്നു. പാര്‍ശ്വംവളരെ കഠിനമായി.
- കറക്കത്തിന്റെ വേഗതയെക്കാൾ കുറഞ്ഞത്: പാത ഭൂമിയിലേക്ക് കൂർത്തിരിക്കുന്നു.
- കൃത്യമായ കറക്ക വേഗം: ഒരു വൃത്തം.
- വേഗം: ഒരു നീളക്കൂടുതൽ, പുറത്തേക്ക് തിരിയുന്നു, പിന്നിലേക്ക്.
- escape speed നെക്കാൾ വേഗം (താഴ്ന്ന കാന്തികവലയത്തിൽ നിന്ന് ഏകദേശം 11 കിലോമീറ്റർ/സെക്കൻഡ്): പാത തുറന്നുപോവുകയും തിരിച്ചു വരാതിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ആദ്യം ഊഹിക്കൂ: ഭൂമിയുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോള്‍, ഇന്റര്‍നാഷണല്‍ ബഹിരാകാശ നിലയത്തിന്റെ ഉയരത്തില്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം എത്ര ശക്തമാണ്?
90% ശക്തിയുള്ളത്. ഗുരുത്വാകർഷണമില്ലായ്മ കാരണമല്ല, ബഹിരാകാശ യാത്രികർ നീന്തുന്നത്. മറിച്ച് അവരോടൊപ്പം അവരുടെ സ്റ്റേഷനും ഒരുമിച്ചു വീഴുന്നതുകൊണ്ടാണ്.
ഒരു വീഴുന്ന ബഹിരാകാശ വാഹനത്തിന്റെ ഉള്ളില്‍ എല്ലാം ഒരേ വേഗത്തില്‍ ഒന്നിച്ചു വീഴും, അതിനാല്‍ മറ്റൊന്നും മറ്റൊന്നിനെ തടയാന്‍ പോകുന്നില്ല. അതുകൊണ്ടാണ് ബഹിരാകാശ യാത്രികർ നീന്തുന്നത്. ബഹിരാകാശ ഏജൻസികൾ ഇതിനെ മിക്രോഗ്രാവിറ്റി എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
മനസ്സിലായി.
ഭൂമിയുടെ അടുത്ത്, ഗുരുത്വാകർഷണത്തിന്റെ ഊർജ്ജം g = GM/r² എന്ന അളവിൽ ആകുന്നു. ഒരു വൃത്തത്തിൽ r ന്റെ പരിധിയിൽ v വേഗതയിൽ നീങ്ങുമ്പോൾ, v²/r എന്ന കണത്തിന്റെ കേന്ദ്രത്തിലേക്കുള്ള ഒരു തള്ളിക്കയറ്റം ആവശ്യമാണ്. ഒരു കാന്തിക വലയം എന്നത് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം അതിന്റെ പൂര്‍ണ്ണമായും ആവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഇടമാണ്.
v²/r = GM/r² → v = √(GM / r)
ഭൂമിയുടെ GM = 398,600 km³/s² and r = 6,371 + 200 = 6,571 km, v ≈ 7.79 km/s എന്നിങ്ങനെയാണ്. ചിത്രത്തിലെ ന്യൂട്ടന്റെ കഥാപാത്രമായ 600 കിലോമീറ്റർ ഉയരമുള്ള പർവ്വതത്തിൽ, r = 6,978 കിലോമീറ്ററും v = 7.56 കിലോമീറ്റർ/സെക്കന്റും ആണ്.
ഒരു വർഷത്തെ കാലയളവ് ഇപ്രകാരമാണ്: T = 2πr / v, about 88 minutes at 200 km. ഉയർന്ന കറക്കങ്ങൾ വളരെ പതുക്കെയും ദൈർഘ്യമേറിയതുമാണ്: ചന്ദ്രൻ, 384,400 കിലോമീറ്റർ അകലെ, 27.3 ദിവസം എടുക്കും.
മാസ്റ്റര്‍
Launch horizontally at radius r₀ with speed v and the path is a conic section with Earth’s centre at one focus. ഒരു കിലോഗ്രാമിന് ഊര്‍ജ്ജം,
ε = v²/2 − μ/r₀,
രൂപം തീരുമാനിക്കുന്നു: 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 >0ഒരു ഹൈപ്പര്‍ബോളം. ε =0എന്നുള്ളത് എക്സ്ക്യൂഷൻ വേഗത v_esc = √(2μ/r₀) എന്നും, അതേ ഉയരത്തിൽ വൃത്തത്തിന്റെ വേഗതയുടെ കൃത്യമായ √2 മടങ്ങും നൽകുന്നു.
ഒരു തിരശ്ചീന വിക്ഷേപണം എപ്പോഴും വിക്ഷേപണം നടത്തുന്നത് ഒരു അപ്സിസ്: v ചക്രവേഗത്തിന് താഴെയാണെങ്കിൽ കാന്തിക ബലം ഏറ്റവും ഉയർന്ന ബിന്ദു, അതിന് മുകളിലാണെങ്കിൽ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ബിന്ദു. അതുകൊണ്ട് തന്നെയാണ് സിനിമയിലെ പതുക്കെ പോകുന്ന ബോളുകള്‍ മലയില്‍ നിന്ന് താഴേക്ക് വീണുപോകുന്നത്, പിന്നെ വേഗത്തില്‍ വരുന്നവ വീണ്ടും താഴെ നിന്നും മുകളിലേക്ക് എത്തുന്നു.
ശ്രമിക്ക്.
3D രംഗത്തില്‍ കാഴ്ച നീട്ടിക്കൊണ്ടുപോകുക, അങ്ങനെ നിങ്ങള്‍ അതിന് മുകളില്‍ നിന്നും വൃത്താകൃതിയിലുള്ള പാതയില്‍ നോക്കാം. പിന്നെ6km/s-ല്‍ എടുത്ത ചിത്രത്തിലേക്ക് തിരിച്ചു പോകുക. എന്തുകൊണ്ട് 7.6 km/s-ല്‍ പന്ത് ഇറങ്ങുന്നില്ല എന്ന് ഒരു വാക്യത്തില്‍ ഒരു സുഹൃത്തിനോട് വിശദീകരിക്കുക, 'curve' എന്ന വാക്ക് ഉപയോഗിച്ച്.
ശരി, പഠനം തുടങ്ങുന്നത് വെല്ലുവിളികളില് നിന്നാണ്.
പെട്ടെന്നുള്ള ചോദ്യം
3 പെട്ടെന്നുള്ള ചോദ്യങ്ങള്‍. നിങ്ങള്‍ക്ക് ഉത്തരം ശരിയാണെന്ന് കാണാന്‍ ഒരു ഉത്തരം തെരഞ്ഞെടുക്കുക.
-
ബഹിരാകാശ നിലയത്തിന്റെ ഉയരത്തില്‍ (ഏകദേശം 400 കിലോമീറ്റര്‍) ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം എത്ര ശക്തമാണ്? ഭൂമിയുടെ മുകള്‍ഭാഗത്തേക്കാൾ.
- A പൂജ്യങ്ങള്‍
- B ഏകദേശം 10%
- C ഏകദേശം 90%
- D അതേ പോലെ തന്നെ
ഉത്തരം കാണിക്കുക
C. ഏകദേശം 90% ഭൂമിയുടെ കേന്ദ്രത്തില്‍ നിന്നും അകലത്തിന്റെ ചതുരശ്രത്താല്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം ദുര്‍ബലമാകുന്നു: (6,371 / 6,771)² ≈ 0.88. ബഹിരാകാശ സഞ്ചാരികളെ തങ്ങളുടെ സ്റ്റേഷനുമായി ചേര്‍ന്ന് വീഴുന്നതുകൊണ്ടാണ് അവര്‍ ഒഴുകുന്നത്.
-
എന്താണ് ഉപഗ്രഹത്തെ ഭൂമിയില്‍ വീഴുന്നതില്‍ നിന്ന് തടയുന്നത്?
- A ഒന്നുമില്ല: അത് വീഴുകയാണ്, പക്ഷെ അത് വളരെ വേഗത്തില്‍ പാര്‍ശ്വങ്ങളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. അതിന് താഴെയുള്ള ഭൂമി വഴുതിപ്പോകുന്നു.
- B ബഹിരാകാശത്തിലെ വായു അതിനെ ഉയര്‍ത്തി നിര്‍ത്തുന്നു.
- C അതിന്റെ എഞ്ചിന്‍ അതിനെ മുകളിലേക്ക് വലിക്കുന്നു.
- D ചന്ദ്രന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണം അതിനെ ഉയർത്തുന്നു.
ഉത്തരം കാണിക്കുക
A. ഒന്നുമില്ല: അത് വീഴുകയാണ്, പക്ഷെ അത് വളരെ വേഗത്തില്‍ പാര്‍ശ്വങ്ങളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. അതിന് താഴെയുള്ള ഭൂമി വഴുതിപ്പോകുന്നു.
-
ഒരു പന്ത് തിരോധാന വേഗത്തെക്കാള്‍ വേഗത്തില്‍ തിരശ്ചീനമായി വലിച്ചെറിയപ്പെടുന്നു, എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നത്?
- A ഇത് ഭൂമിയെ ഒരു തവണ ചുറ്റി , താഴെ ഇറങ്ങുന്നു.
- B ഇത് ഒരു അടുത്ത കാന്തിക വലയം സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
- C അത് ഭൂമിയില്‍ നിന്ന് പോകുന്നു, പിന്നെ തിരിച്ചു വരില്ല.
- D ഒരു നിശ്ചിത ഉയരത്തില്‍ നിര്‍ത്തുന്നു
ഉത്തരം കാണിക്കുക
C. അത് ഭൂമിയില്‍ നിന്ന് പോകുന്നു, പിന്നെ തിരിച്ചു വരില്ല.
അവസാന വരി
- പാഠം വായിക്കുക
- ചലഞ്ച് ചെയ്തോ?
- ക്വിസ് എടുത്തു
ഈ ഉപകരണത്തിലെ നിങ്ങളുടെ പുരോഗതിയില്‍ സൂക്ഷിക്കുന്നതിനായി പാഠം പൂര്‍ത്തിയാക്കിയതായി അടയാളപ്പെടുത്തുക.
പാഠം പൂർത്തിയായി, നന്നായി ചെയ്തു!
അടുത്തത് കാന്തികവൃത്തത്തില് എത്തുന്നുഈ പാഠത്തിലെ വാക്കുകള്‍
ഉറവിടങ്ങള്‍
- I. Newton, A Treatise of the System of the World (1728), the cannonball figure, Internet Archive
- NASA, What is microgravity?
- NASA JPL, Basics of Space Flight, Chapter 3: Gravity and Mechanics
- JPL SSD, Astrodynamic parameters (GM of Earth)
ഈ പാഠം ലൈസൻസ് ചെയ്തിരിക്കുന്നത് CC BY-SA 4.0.