Почему геостационарные спутники не падают на землю?
Как известно, геостационарные спутники висят неподвижно над землёй над одной и той же точкой. Почему они не падают? На той высоте не действует сила притяжения?
Ответ
Геостационарный искусственный спутник Земли представляет собой аппарат, который движется вокруг планеты в восточном направлении (в том же, в каком вращается сама Земля), по круговой экваториальной орбите с периодом обращения, равным периоду собственного вращения Земли.
Таким образом, если смотреть с Земли на геостационарный спутник, мы будем видеть его неподвижно висящим на одном и том же месте. Из-за этой неподвижности и большой высоты около 36 000 км, с которой видна почти половина поверхности Земли, на геостационарную орбиту выводят спутники-ретрансляторы для телевидения, радио и коммуникаций.
Из того, что геостационарный спутник висит постоянно над одной и той же точкой поверхности Земли, некоторые делают неверный вывод, что на геостационарный спутник не действует сила притяжения к Земле, что сила тяготения на определённом расстоянии от Земли исчезает, т. е. они опровергают самого Ньютона. Конечно это не так. Сам запуск спутников на геостационарную орбиту рассчитывается именно по закону всемирного тяготения Ньютона.
Если бы спутник совсем не двигался, то он упал бы на Землю под действием притяжения к ней, но спутники движутся, в том числе и геостационарные (геостационарные — с угловой скоростью равной угловой скорости вращения Земли, т. е. один оборот за сутки, а у спутников нижележащих орбит угловая скорость больше, т. е. за сутки они успевают совершить вокруг Земли несколько оборотов). Линейная скорость, сообщаемая спутнику параллельно поверхности Земли при непосредственном выводе на орбиту сравнительно большая (на низкой околоземной орбите — 8 километров в секунду, на геостационарной орбите — 3 километра в секунду). Если бы не было Земли, то спутник с такой скоростью летел бы по прямой, но наличие Земли заставляет спутник падать на неё под действием силы притяжения, искривляя траекторию по направлению к Земле, но поверхность Земли не плоская, она искривлена. На сколько спутник приближается к поверхности Земли, на столько поверхность Земли уходит из-под спутника и, таким образом, спутник постоянно находится на одной и той же высоте, двигаясь по замкнутой траектории. Спутник всё время падает, но никак не может упасть.
Итак, все искусственные спутники Земли падают на Землю, но — по замкнутой траектории. Спутники находятся в состоянии невесомости, как все падающие тела (если лифт в небоскрёбе сорвётся и начнёт свободно падать, то люди внутри тоже будут находиться в состоянии невесомости). Космонавты внутри МКС находятся в невесомости не потому, что на орбите не действует сила притяжения к Земле (она там почти такая же как и на поверхности Земли), а потому, что МКС свободно падает на Землю — по замкнутой круговой траектории.
За счёт чего спутники и космические станции удерживаются на орбите?
https://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_cannonball
Кто вам сказал что спутники не падают? весь смысл в том что они именно падают, и чтобы не встретились с планетой их разгоняют до первой космической скорости, в результате они пролетают мимо земли с той же скоростью с какой на нее падают — при достижении баланса этих скоростей получается что спутники летят вокруг земли по круговой траектории, бесконечно падая но так и не встречаясь с землей.
Веселее всего на геостационарной орбите -скорость движения спутника равна скорости оборота планеты вокруг своей оси, получается спутник висит над одной и той же точкой на планете.
При превышении скорости или изменении вектора скорости круговая траектория меняется и становится вытянутой, вплоть до ухода от планеты (вторая космическая скорость)
Чтобы спутники не сталкивались — за ними следят и рассчитывают траекторию полета чтобы этого не случилось (или наоборот случилось специально — это уже было)
- Вконтакте
- Вконтакте
- Вконтакте
Итак по 1 закону Ньютона тело при отсутствии внешних сил движется прямолинейно. Но в нашем случае, на спутник воздействует сила тяготения, поэтому складывая два вектора (вектор движения касательный поверхности земли и вектор направленный к центру земли получаем результирующий вектор сил).
В результате его воздействия спутник снижается на некую высоту но одновременно продвигается вперед. Поэтому орбита и принимает форму шара или элипса.
Почему спутники не падают и не улетают в космос?
Аналогичный вопрос на засыпку: а почему Земля не улетает от Солнца и не падает на него?
Ещё аналогичный вопрос: а почему Луна не падает на Землю?
Ну и призовой вопрос — а спутники-то чем хуже?!
Ответ: да ничем. Особенность закона всемирного тяготения — что сила в нём обратно пропорциональна именно квадрату расстояния, а не чему-то ещё. Как оказалось, вот эта его особенность, вместе со вторым законом того же товарища Ньютона, и обеспечивает существование устойчивых орбит. «Устойчивость» тцут имеет чисто математический смысл: малое возмущение — скажем, в Луну втемяшился метеорит, — не приводит к катастрофической смене орбиты. Ну так, малость подвинется, на пару микрон. и всё. А дальше так и проолжит крутиться по эллипсу.
В житейском плане это можно объяснить тем, что пока спутник падает, земля из-под него убегает. Загибается. Ну да, спутник готов упасть, хрена ли не упасть, раз притягивается к Земле, — да вот незадача. он слишком быстро летит. Только он начал было снижаться — земная поверхность раз, и загнулась. В ту же сторону («вниз»). Так что полёт спутника, как и полёт Луны вокруг Земли, как и полёт Земли вокруг Солнца, — это и есть непрерывное падение. Но поскольку Земля (и Солнце) — не плоскость, а точка, то и падение сопровождается постоянным «промахиванием», поскольку есть горизонтальная составляющая скорости.
потому что силы притяжения и центробежная сила равны
такими же законами луна некуда не уходит и планеты вращаются вокруг Солнца.