§ 21 Искусственные спутники Земли
Искусственные спутники Земли (ИСЗ) — это созданные человеком объекты, которые движутся вокруг Земли по орбитам под действием силы тяготения. Их движение аналогично движению планет вокруг Солнца и представляет собой форму свободного падения: спутник всё время «падает» на Землю, но из-за большой касательной скорости не достигает её поверхности.
Чтобы тело стало спутником, необходимо:
- поднять его выше слоя атмосферы (примерно на высоту 300–400 км);
- придать ему требуемую скорость по касательной к орбите.
Орбитальное движение возможно только тогда, когда сила тяжести создаёт центростремительное ускорение, удовлетворяющее условию:
v² / r = g
Отсюда скорость спутника равна:
v = √(g · r)
Эта скорость называется первой космической.
Для Земли при g = 9,8 м/с² и радиусе R = 6,4 · 10⁶ м первая космическая скорость составляет:
v₁ = 7,9 км/с
На орбите в 300 км скорость приближается к 7,8 км/с, а на высоте около 500 км — примерно к 7,6 км/с.
Если тело движется быстрее первой космической скорости, его траектория превращается в эллиптическую орбиту. При достижении скорости 11,2 км/с (второй космической) объект полностью покидает Землю и перестаёт быть связанным её гравитацией.
Первый ИСЗ был выведен на орбиту СССР 4 октября 1957 года.
Позднее, 12 апреля 1961 года, Юрий Гагарин стал первым человеком, совершившим полёт в космос.
Сегодня спутники играют важную роль в жизни людей: они обеспечивают связь, помогают в навигации, используются для прогноза погоды и проведения множества научных исследований.