чему равна первая космическая скорость для марса

Чему равна первая, вторая космическая скорость для Марса

Вычисление первой космической скорости на Марсе – задача несложная и описывается простыми физическими формулами. Именно эта скорость дает возможность летательному аппарату покинуть поверхность красной планеты и двигаться по ее орбите. А создание таких аппаратов – одна из важнейших целей в проектах по колонизации и исследованиям планеты Марс.

pervaya kosmicheskaya skorost marsa

Даем определение космическим скоростям первой, второй

Чтобы ракета смогла попасть в космическое пространство, ей необходимо придать нужное ускорение и разогнать до скорости, которая позволит преодолеть силу земной гравитации.

Первая космическая скорость – это скорость, которую должен поддерживать объект, чтобы сохранять свое положение на орбите, двигаясь горизонтально над поверхностью планеты не снижаясь на нее и без ущерба для круговой траектории.

На Земле она составляет 7,9 километров в секунду. У Марса – меньше – 3,53 км в сек., так как масса Марса почти в два раза отличается от земной. Более подробно о расчетах этих величин расскажем ниже.

Но для межпланетных перемещений недостаточно вывести объект на орбиту. Нужно еще придать ему достаточный импульс, чтобы двигаться дальше, по параболе, полностью игнорируя силу планетного тяготения. Такая скорость считается 2-ой космо-скоростью. Другие ее названия – скорость освобождения, убегания или параболическая.

Вторая космическая скорость – это наименьшая скорость, которую должен развить объект, чтобы преодолеть силу притяжения центральной планеты и покинуть ее замкнутую орбиту.

Цифровые величины второй космической скорости для Марса, Земли равняются 5 км/с и 11,2 км/с соответственно.

Формулы вычисления этих двух космических скоростей получаются из основного закона классической теории тяготения Ньютона, который дает возможность с большой точностью рассчитать многие параметры и характеристики небесных объектов и звездных скоплений.

В результате изучения теории тяготения тел, установлено, что гравитационная сила притяжения двух объектов находится в прямой пропорциональности от масс этих тел и в обратной зависимости от расстояния между объектами:

01 formula

F гр – это сила гравитации, m1, m2 – массы взаимодействующих тел, r – дистанция между ними. Важную роль в этой формуле имеет G – гравитационная постоянная:

02 formula

Вычисление космических скоростей первой и второй

Для подсчета и определения первой космической скорости на Марсе воспользуемся уравнением движения, или II законом Ньютона:

03 formula

В нашем примере F – сила притяжения, удерживающая тело на орбите, m – масса тела, a – его ускорение.

Ускорение при движении тела по окружности является центростремительным и равняется v2/r, где v – и есть 1-ая космическая скорость. В итоге после замены получаем формулу:

04 formula

М – масса Марса, G – гравитационная константа, r – радиус орбиты.

Из этого равенства находим:

05 formula

Зная массу Марса и другие величины, подставляем в формулу и получаем, что 1-ая космическая скорость Марса примерно равна:

v1 = 3,5 м/с = 3,53 км/с = 12728 км/ч = 2,2 мили/с = 7909 миль/ч

Продолжим расчет для второй космической скорости на Марсе. Формулу для нее получаем, пользуясь законом сохранения энергии, который описывает падение небесного объекта на планету из бесконечности:

06 formula

07 formula

Здесь r – радиус планеты, h – высота тела над планетой, M – масса Марса, G – гравитационный коэффициент, v – вторая космическая скорость.

Цифровое значение G стремительно мало и приводит к тому, что силы притяжения тел с маленькими массами, не ощутимы, что мы и наблюдаем у предметов на нашей планете Земле. Но для огромных астрономических тел гравитация и ее сила имеет первостепенное значение.

Решаем уравнение и находим v:

08 formula

Таким образом, используя значения марсианских параметров, находим, что вторая космическая скорость для Марса составляет:

v2 = 5000 м/с = 18000 км/ч = 5 км/с = 3,11 мили/с = 11185 миль/ч

Соотношение обоих космических скоростей получается таким:

09 formula

Кстати, если скорость летающего объекта имеет горизонтальное направление, по значению превышает 1-ую космическую, но меньше 2-ой космической, то тело будет двигаться по эллиптической орбите.

Формы орбит, по которым движутся улетающие объекты от планеты, представляют собой виды конических сечений:

В школьных учебниках можно встретить множество интересных задач на космическую тематику. Многие из них начинаются словами: найдите вторую космическую скорость, вычислите значение первой для звезды, выведите формулу для расчета скорости летательного аппарата вокруг Марса и т.д.

Как вычислить нужные параметры и скорости – задачи типичные, и решаются с помощью выведенных выше формул.

Другие космические скорости – третья, четвертая и пятая

Кроме 1-ой и 2-ой космических скоростей (v1, v2) существуют и другие понятия – v3, v4 и v5. Все эти космические скорости – это скорости движения и характеристики летающих объектов или аппаратов в гравитационных полях астрономического пространства и действия небесных тел и систем – спутников, астероидов, звезд, комет, планет, галактик и звездных скоплений.

Все тела в космосе подчиняются закону всемирного тяготения, который был открыт одним из основоположников физики Исааком Ньютоном в 1666 году. Гравитация заставляет небесные тела притягиваться. Благодаря этим силам планеты удерживаются в системах, движутся вокруг звезд, а звезды собираются в галактики, формируя Вселенную. Кстати, физическая природа гравитации до сих не нашла полного объяснения. Механизм гравитационного взаимодействия до сих пор не разгадан учеными и не создана подходящая модель действия сил притяжения.

Критические космические скорости помогают ракетам и аппаратам вырваться из цепкого гравитационного влияния и отправиться в открытое пространство Вселенной. В результате их действия получается:

Первые две скорости помогают исследовать нашу солнечную систему и ее окрестности. Но их явно недостаточно, чтобы совершать путешествия свободно и быстро во всем космическом пространстве, которое раскрывается нам. Придет время, когда человечеству будут доступны другие сверхскорости. Но для этого нужно открыть иные источники дешевой энергии, а это пока за пределами наших возможностей.

Источник

Первая космическая скорость Марса

Первая космическая скорость Марса — это не измерение темпов движения красной планеты, как может показаться дилетанту. Это условный параметр, вычисляемый по специальному калькулятору, размещённому во Всемирном информационном пространстве, уже определённый учёными и зафиксированный в специальных таблицах, или получаемый допотопными методами – собственноручными вычислениями по физической формуле.

Вычисления и формулы

Космические скорости Марса обусловлены его месторасположением, приближением во время годового оборота к разным по массе и расстоянию телам Вселенной, небольшой (по отношению к другим планетам) массой, наличием Фобоса и Деймоса. Поэтому в астрономии для чайников указывается средняя скорость.

Обратите внимание! Первая космическая скорость Марса, как и аналогичный параметр любого другого небесного тела – это ускорение, необходимое постороннему объекту, чтобы оторваться от поверхности планеты (звезды, спутника, астероида) и начать вращаться вокруг неё по круговой орбите, удалённой от поверхности на величину радиуса (половины диаметра) исследуемого объекта.

При этом, полученное от такого движения от поверхности, ускорение будет недостаточным для того, чтобы улететь от поверхности в окружающее пространство (по направлению к другому ближайшему или удалённому объекту), притяжения которого недостаточно для этого на Красной планете.

Первая космическая скорость Марса – это минимальное значение, определяемое расчётами. Есть и другие цифры величины перемещения в км и м в единицу времени, которых не будет хватать, чтобы оторваться и улететь в космос, продолжать оставаться на орбите, вращаясь, как Фобос и Деймос, в виде спутника, по траектории, заданной параметрами тела.

Первая космическая скорость Марса для расчётов потребует знания определённых параметров, уже давно определённых и зафиксированных учёными:

V – искомый параметр, получается путём проведения вычислений:

2021 02 11 193838 1

Как данность, считается, что объект, запускаемый с планеты, стартует с его поверхности. Проведя вычисления, получаем ответ:

V = √ (G * M / R) = √ (6,67 * 10^-11 * 6,4 * 10^23 / (3,4 * 10^6)) = 3 543 м/с.

И ещё одна задача

Всего есть 3 искомых значения, и если первая позволяет объекту выйти на планетную орбиту, то вторая космическая скорость Марса – это характеристика, образно именуемая «скорость свободы». Именно так должен двигаться пленник красной планеты, который не хочет перманентно болтаться на орбите и намерен с неё улететь. Есть ещё и третья, необходимая, чтобы убыть из Солнечной системы. Она уменьшается по мере приближения к краям Вселенной и удаления от центра Солнечной системы.

Вторая космическая скорость Марса – 5,03 км/с, рассчитана уже давно, и, как и все вторые, позволяет улететь с орбиты небесного тела, разомкнув замкнутый круг вращения на орбите под действием его притяжения. Её особенность – движение по параболе, определение возможно, если есть данные о массе и радиусе. У Земли такая скорость в 2 раза больше, а для того, чтобы покинуть Солнце её придётся увеличить в несколько сотен раз.

Формула расчёта несколько отличается, но ненамного сложнее:

2021 02 11 195546 1
, где:

Простота и логичность вычислений доступны для всех, кто хорошо знаком со школьной программой физики. Марс – четвёртая по удалённости от Солнца, и вторая с конца, в ранжире по размеру планет Солнечной системы, планета, вокруг которой вращается сразу два спутника. На ней работают исследовательские станции, и обе расчётные величины используются в программе космических исследований.

Источник

Марс общая характеристика и интересные факты о планете

jiumlw4o

Одной из самых известных в культуре планет является планета Марс. Ее можно увидеть в сотнях фильмах и книгах, а уж сколько внимания ей отдается в науке!

И ведь нельзя сказать, что незаслуженно Марс на самом деле очень интересный космический объект как для детей, так и для взрослых.

Какую планету называют красной

Еще в глубокой древности четвертую планету от Солнца назвали «красной» за ее красноватый отблеск. В честь какого бога названа планета Марс?

i1dpewva

Ученые-римляне решили назвать ее в честь бога войны Марса, который всегда ассоциировался с красным цветом. А ведь это небесное тело красное неспроста все из-за почвы, богатой железом.

Характеристика Марса

Некоторые порой интересуются, Марс больше Земли или нет? Ответ знают даже дети: Марс одна их самых маленьких планет Солнечной системы по размеру.

h4tn2usn

Ее масса меньше земной в десять раз и составляет 6,417 * 1023 кг. Диаметр тоже сравнительно мал с диаметром Земли, он на половину меньше и составляет 6800 километров.

Сила тяжести здесь тоже невелика всего лишь треть от знакомой людям. Средняя плотность близка к земной 5,427 г/см³.

Орбита имеет овальную форму, и в своей самой дальней точке планета отходит от планеты на 250 миллионов километров, а в самой ближней на 206 миллионов.

uk1q42cm

Примерно раз в 15 лет Земля и Марс находятся очень близко друг к другу, и тогда на ночном небе «красная» планета видна не хуже Венеры или даже Луны.

Внутри четвертой планеты есть полужидкое железное ядро, радиусом до 1700 километров.

Расстояние от Земли до Марса

Самое близкое расстояние между планетами может достичь 55 миллионов километров, и в это время четвертая планета видна невооруженным глазом. Пролететь это расстояние возможно меньше, чем за год.

2owkz0e0

Намечающиеся экспедиции на Марс собираются покорять среднее расстояние между планетами за 8 месяцев. А вот световых лет для исчисления полета будет много, ведь свет до четвертой планеты доходит за 12 минут 40 секунд.

Атмосфера Марса

Марс неживая планета хотя бы по той причине, что у нее практически нет атмосферы. Тот крохотный процент газов не защищает поверхность от солнечных излучений и падающих камней.

nwve2la0

А газы, входящие в состав тонкой «пленки», представляют собой смесь из углекислого газа, азота, метана, аргона и многих других.

Марсианское время

Новый Год здесь был бы великим праздником, ведь он бы праздновался раз в 687 дней. А вот сутки на Марсе мечта тех, у кого вечно не хватает времени.

Один день, называемый 1 сол, длится 24 часа 40 минут. Практически 25 таких желанных часов в день.

Первая космическая скорость Марса

Первой космической называют скорость, при которой объект, находящейся на орбите планеты, остается на ней и не падает на поверхность.

yaferurd

Ее высчитывают с помощью формулы:

где v1 первая космическая скорость,

G гравитационная постоянная (6,67408 * 10-11 Н*м2 / кг2),

М масса планеты, а R — радиус.

И эта скорость равна 12727,91 км/ч.

Магнитное поле

Фактически, на Марсе сейчас магнитного поля нет, хоть и существуют магнитные полюса. Они являются остатками древнего магнитного поля. Куда оно исчезло, пока что неизвестно, хотя существуют теории, что во всем виноват водород.

Спутники красной планеты

У четвертой планеты два спутника Фобос и Деймос. Они были названы в честь двух сыновей бога войны, а их имена в переводе означают Страх и Ужас.

Они считаются одними из самых маленьких спутников.

Фобос «старший» больше Деймоса, и отличается тем, что едва ли не касается поверхности своего «отца».

Вероятно, спустя несколько миллионов лет, он упадет на Марс, и у того останется лишь один спутник.

Марсоходы на Марсе

В настоящее время на «красной» планете два американских марсохода «Opportunity» и «Curiosity». Они находятся там с 2004 и 2012 годов соответственно.

n1g1clit

Их цель собирать информацию о грунте и рельефе Марса, делать фото объекта и пересылать это все домой, с чем они успешно справляются.

hpgidgdc

А кроме того, на орбите планеты находятся шесть искуственных спутников.

Колонизация Марса

О перелете некой части населения Земли на Марс говорят уже не одно десятилетие. Сейчас это все еще кажется фантастикой, но на самом деле это гораздо ближе, чем кажется. Компания SpaceX публично заявила, что в двадцатых годах этого столетия люди отправятся на четвертую планету.

4punrzbz

Однако их ожидает множество трудностей, такие как:

Интересные факты о планете Марс

Гора Олимп на Марсе

Что ещё будет любопытно узнать:

Источник

admin
Делаю сам
Adblock
detector