Гравитация за космонавтите в орбита

Защо космонавтите изглеждат в безтегловност, въпреки че са близо до Земята?

Когато гледаме снимки
на космонавти в космическа станция,

изглежда, че там не действа
никаква гравитация.

Предметите не падат надолу в една посока.

Дори не е ясно кое всъщност
е горе и кое е долу.

Всичко просто се носи наоколо.

Ако се отласна от тази стена,

просто ще се понеса в тази посока.

Изглежда, че липсва познатото ни
влияние на гравитацията,

която да се опитва да привлече
всичко надолу.

Интересното е, че тези
космонавти не са

твърде отдалечени от
едно супер масивно тяло.

Всъщност космическата совалка се издига

само няколкостотин километра над
повърхността на Земята.

Космическите совалки,
ако ги представя в мащаб,

ще са някъде тук.

И ние знаем, че силата на гравитацията
между два обекта е равна на

гравитационната константа, голямо G,
по масата на първия обект,

по масата на втория, върху разстоянието
между двата обекта на квадрат.

И ако совалката е тук,

само на няколкостотин километра
над повърхността на Земята,

това r не е толкова различно.

Те са само малко по-далеч, отколкото
на повърхността на Земята.

Припомни си, това r измерва от където и да си
до центъра на Земята.

Или реално разстоянието между центъра на обекта
и центъра на Земята.

Земята представлява
по-голямата част от разстоянието тук

Ако съм на повърхността на Земята,
или само няколкостотин километра над нея,

r няма да се промени толкова много,
особено като процент.

Като го погледнеш по този начин,

изглежда доста ясно, че гравитационната сила
за някого, който е в Космоса,

само на няколкостотин километра
над Земята,

не би трябвало да е чак толкова
различна от тази, която действа на някого, който е на Земята.

Моят въпрос към теб е – какво става?

Ако има гравитация в Космоса,

как всички тези снимки
показват хора, носещи се из него така?

Отговорът е, че има гравитация в Космоса

и тези хора всъщност наистина падат.

Просто се движат достатъчно бързо
по отношение на Земята

и непрекъснато я пропускат.

Нека ти покажа какво имам предвид.

Да кажем, че се намирам тук в Африка
и изстрелям нещо.

Имам много добра прашка
и изстрелвам нещо с много висока скорост

под ъгъл от 45 градуса например.

Може изстреляният обект да продължи още и
да достигне друга точка.

И това вече би било супер изстрел.

Току-що направих пътуване от няколко
хиляди километра, или поне над хиляда.

Ако успея да бъда малко по-бърз,
ако приложа малко повече сила,

ако просто задвижа тялото
малко по-бързо,

може да отиде и малко по-надалеч,

но в крайна сметка ще падне на Земята.

Нека го задвижим по-бързо от това.

Пак ще падне на Земята.

Нека го задвижим още по бързо,

отново накрая ще падне на Земята.

Мисля че схвана накъде бия.

Нека опитаме дори още по-бързо.

В крайна сметка ще падне на Земята.

Още по-бързо!

Ако хвърлиш предмет дори по-бързо от това,

ще отиде много надалеч,
но все пак ще падне на Земята.

Виждаш какво се случва.

Всеки път, когато засилваш този предмет,
той отива все по-далеч и по-далеч,

в зависимост от скоростта, с която го хвърляш.

В някакъв момент той ще
се движи толкова бързо,

че ще пропусне Земята.

Просто ще обикаля около Земята.

И този бърз предмет
в крайна сметка ще е в орбита.

Какво би се случило с този предмет,
ако нямаше гравитация?

Ако няма гравитация,
предметът ще отлети директно в Космоса.

Но гравитацията постоянно го привлича
към центъра на Земята.

Или центърът на предмета и центърът
на Земята се привличат един друг.

Това е по-добър начин да се каже.
Това е гравитационната сила.

И той започва да се движи по кръгов път.

И ако се движи достатъчно бързо,

предметът просто ще се върти
безспирно около Земята.

И понеже няма почти никакъв въдух,
ако отидеш достатъчно нависоко,

особено на височината,
на която е космическата совалка,

няма забележимо съпротивление,

това нещо може да продължи
да се движи за съществен период време.

Въпреки че има малко съпротивление –

това е причината сателитите
да се забавят след време.

Понеже има съвсем малко въздушно съпротивление.

И отговорът на тази гатанка е,
че всъщност има гравитация.

Това не е среда без гравитация.

Просто космонавтите и космическата совалка,
и всичко, което е в нея,

пада надолу, но се движи толкова бързо,

че никога не достига Земята,
продължава да я пропуска.

Върти се около нея,

но е напълно под влиянието на гравитацията.

Ако просто се забавят
или натиснат спирачка,

биха паднали право надолу към Земята.

Няма нищо специално в това да отидеш
на 500-600 километра над Земята,

че изведнъж гравитацията да изчезне.

Гравитацията продължава да си съществува
в някаква степен.

Може да стане пренебрежимо
малка в някакъв момент,

но ако си на няколкостотин километра над Земята,
там със сигурност има гравитация.

Просто космонавтите са в орбита,
движат се достатъчно бързо.

И въпреки че продължават да падат,
никога няма да се ударят в Земята.

И ако искаш да симулираш гравитация,
и това всъщност е как го правят в НАСА –

те слагат хора в самолет,
наричат го ракета за повръщане,

понеже на хората вътре им се повръща,

и го привеждат към такова движение.

Ако това е земята, той
ще се движи по параболичен път,

самолетът ще излети
и ще измине път

по същия начин като нещо,
което пада свободно.

Така че всеки в този самолет
ще изпита свободно падане.

При скачане с парашут или бънджи

или чувството, което имаш
в увеселително влакче –

когато отива нагоре и те дърпа надолу
и на стомаха ти му е малко лошо,

това е усещането за свободно падане.

Това е усещането, което изпитват космонавтите,
защото са в постоянно свободно падане.

Но това усещане не е различно
от това, ако беше просто в дълбокия Космос,

и не си наблизо до никаква
значителна маса,

чувството би било много подобно –
да няма никаква гравитационна сила около теб.

Надявам се, че това изяснява нещата малко.

За някого, който просто си стои
в совалката и няма прозорци,

няма начин той или тя да знае
дали е близо до някакъв масивен обект

и е просто в свободно падане около обекта,
в орбитата му,

или дали наистина са много далеч
от какъвто и да е масивен обект

и реално са на място
с много малко гравитация.