Artėjantis žmogaus skrydis į Marsą sukrėtė visą žemiškąją bendruomenę ir tapo daugiausiai diskusijų tema per pastarąjį pusšimtį metų. Tai tikrai reikšmingas įvykis žemiškosios civilizacijos istorijoje, iš kurio tikimės ne tik Marso kolonizacijos, bet ir evoliucinio posūkio link „ kosminio masto žmogus«.
Marso miestai – ketvirtosios planetos ateitis
Išsiruošiant į kelionę nežinomais keliais, reikia įvertinti ir planuojamos įmonės pavojingumą. Erdvė nemėgsta skubančių, nes gerai žinoma - erdvė Jis neišsiskiria lengvabūdiškumu, geru nusiteikimu.
Dauguma problemų, susijusių su ilga trukmė kosminis skrydis(neatsižvelgiant į spinduliuotės poveikį) sumažinami arba pašalinami naudojant dirbtinė gravitacija.
Nors nepalanki gravitacijos stokos įtaka ir radiacinės situacijos įtaka yra didžiausios kliūtys plėtrai saulės sistema.
NASA, kuri aktyviai žengia į priekį Raudonosios planetos teritorijoje, užima pirmaujančią vietą Marso tyrime. Elonas Muskas ir Co vykdo panašią misiją, sutelkdami rimtą galią.
Bet jei norima apeiti žemąją Žemės orbitą, Mėnulis atrodo akivaizdesnis pasirinkimas, nes žemą gravitacijos poveikį galima ištirti nuodugniau ir trys dienos kelią iš namų.
Mūsų artimiausias kaimynas tobula vieta ilgalaikiams skrydžiams kosmose technologijų bandymams, tiesa? Mėnulyje pilotuojamų bazių konstrukcijas svetimoje aplinkoje galima kruopščiai išbandyti ir maksimaliai modifikuoti.
Ir dar vienas dalykas - atliekant mėnulio užduotis, dizainas erdvėlaivis gali rasti geresnės technologijos ilgoms kelionėms. Ar sutinkate su tuo?
Taigi kodėl NASA nenori grįžti į Mėnulį, kad Marse liktų žmogus? Kodėl erdvė X taip atkakliai ignoruoja Mėnulį, skubantį į Marsą?
Tačiau šiuo metu mes nesiekiame sąmokslo teorijos tikslų, tariamai: „jie aiškiai kažką žino apie į Žemę atkeliaujančią katastrofą“, todėl nori patekti į Raudonąją planetą. Mus tiesiog domina tolimų kelionių klausimas.
Silpnas dirbtinės gravitacijos pritraukimas.
Dirbtinės gravitacijos samprata yra sukurta filmuojant milžiniškus besisukančius kosminės stoties modulius, pavyzdžiui, 2001 m.: Kosminė odisėja. Tai atrodo priimtiniausias sprendimas ilgalaikių skrydžių atžvilgiu. Taip, tai žvilgsnis į problemą ne specialisto, o potencialaus keliautojo akimis.
Tačiau net primityvių struktūrų kūrimas dirbtinei gravitacijai gauti, matyt, yra daugiau sunki užduotis nei tai, ką NASA ar „Space X“ nori išspręsti modernaus lygio technologijas.Nesvarumas gali būti ir žavus, ir klastingas. Viena vertus, tai leidžia astronautams atlikti Žemėje neįmanomus dalykus: pavyzdžiui, perkelti didelę įrangą nežymiu rankos judesiu. Ir, žinoma, tai rimtai domina mokslininkus: nuo biologijos iki hidrodinamikos medžiagų mokslų.
Ilgalaikis žmogaus buvimas nesvarumo sąlygomis buvo tiriamas daugelį dešimtmečių, o išvada kelia nerimą – rimtos pasekmės astronautų sveikatai. Mokslininkai įvertino balus nuo kaulų trapumo ir raumenų praradimo iki regėjimo praradimo.
NASA planuoja šešis – devynis mėnesius trukusias kosmines misijas už Žemės orbitos į Marsą. Jie kuria būdus, kaip pašalinti nesvarumo padarinius. Konfrontaciją daugiausia sudaro kasdienių valandos trukmės pratybų sudarymas, o tai yra agentūros prioritetas.
Taip, ekspertai kuria pratimų rinkinį, skirtą kovoti su nesvarumu, kalcio išplovimu iš kaulų. Tuo pačiu metu niekas neeksperimentuoja su atsakomąja priemone – gravitacijos kūrimu. Tačiau tai jau seniai buvo siūloma kaip priemonė bent daliniam sunkumui užtikrinti, galbūt pakaktų sveikatos problemoms palengvinti.
Tačiau stebėtina, kad dirbtinė gravitacija yra žemas NASA ir Space X prioritetas. Galbūt agentūros dar nėra pasirengusios iki galo patekti į kosmosą ir per daug skuba, siųsdamos žmones į jau pavojingą kelionę?
Nėra erdvėlaivis Marso misija su žmogumi laive neapima vienaip ar kitaip besisukančių konstrukcijų, kad būtų sukurtas gravitacijos efektas.
Netgi milžiniškas erdvėlaivis „Interplanetary“. transporto sistema Space X, planuojama vienu metu vežti 100 žmonių, nesukuria dirbtinės gravitacijos – bet iš tikrųjų tai jau yra tinkama gyventi kosmose.
Gravitacijos problemos ekspertai sako:
NASA astronautas ir gydytojas Michaelas Barrattas paaiškino, kodėl agentūra nenaudoja dirbtinės gravitacijos kaip atsakomosios priemonės nesvarumo būsenai: mes galime išsaugoti kaulus ir raumenis, širdies ir kraujagyslių sistema Gerai, sakė jis per 2016 m. rugsėjo mėn. Long Byče, Kalifornijoje, vykusią konferenciją. Mums nereikia dirbtinės gravitacijos.
Astronauto požiūrį palaikė NASA vadovai: Loss kaulinis audinys, raumenų praradimas ir vestibuliarinė funkcija yra tokie dalykai, kurių normalų funkcionavimą galime kontroliuoti mankštindamiesi, sako Billas Gerstenmaieris.Elonas Muskas, pristatydamas Marso misijos projektą, nesvarumo problema nesusirūpino, atmetė vietinės gravitacijos kūrimą laivų įgulai. „Manau, kad esminės problemos buvo išspręstos“, – sako „Space X“ vadovas.
Trumpai tariant, ilgalaikių skrydžių į TKS yra daug daugiau nei planuojamos kelionės į Marsą laikas.
Techninis dirbtinės gravitacijos įgyvendinimas.
Tačiau ekspertai svarstė galimybes sukurti gravitaciją. Rimta problema yra techninė pusė erdvėlaivio projektas, įgyvendinantis dirbtinės gravitacijos idėją per besisukantį modulį arba sukuriant kokią nors centrifugą.
„Mes peržiūrėjome daugybę dizainų Transporto priemonė bando suteikti dirbtinę gravitaciją Skirtingi keliai. Iš tikrųjų tai tiesiog neveikia, aiškina Gerstenmaier. Tai reikšmingas erdvėlaivio modernizavimas. Labai didelis darbas, o užduotis yra tiesiog patekti į Marsą.
Dar blogiau, pasak ekspertų, įjungus vieną erdvėlaivio dalį, kad būtų išlaikyta gravitacija, gali kilti naujų problemų, nes astronautai turėtų reguliariai prisitaikyti tarp nesvarumo ir gravitacijos.
Savo ruožtu tai gali išprovokuoti prisitaikymo prie erdvės sindromą. Astronautai turės kelis kartus per dieną kirsti nulinės gravitacijos ir gravitacijos zonas, o tai gali būti sudėtingiau nei tiesiog išlikti nulinėje gravitacijos zonoje.
Barrettas pažymėjo, kad jis ir jo kolegos turi techninių rūpesčių dėl erdvėlaivių, įgyvendinančių dirbtinę gravitaciją, dizaino. Astronautai bijo dirbtinės gravitacijos. Kodėl? Mes nemėgstame didelių judančių dalių.
Kai kuriems astronautams buvo pranešta apie regėjimo problemas, todėl dirbtinės gravitacijos svarba gali būti pervertinta. Tuo pačiu metu regėjimo sutrikimo priežastis nėra žinoma ir nėra garantijos, kad gravitacija sugebės pašalinti problemą.Yra daug idėjų, kodėl taip nutinka. Vienas iš veiksnių yra lygio padidėjimas anglies dvideginio, mano ekspertai. Taigi, anglies dvideginio lygis TKS yra dešimt kartų didesnis nei įprastomis atmosferos sąlygomis Žemėje.
— Greičiausiai gravitacijos stoka kyla dėl technologijų trūkumo, kurios šiandien tiesiog neegzistuoja problemai išspręsti. Juk net Gerstenmaieris, kiek skeptiškai vertindamas gravitacijos būtinybę, to visiškai neatmeta.
Taip, kaip dabar suprantame gravitaciją erdvėlaivių stotys ateities technologijų reikalas.
Šiandien Marso lenktynių dalyviai siekia pirmieji atvykti į Marsą ir sukurti jame bent ką nors tinkamo gyvybei.
Žmonijai reikia žygdarbio: nusilpę nuo ilgo skrydžio, svetimoje planetoje, gyvybei netinkamoje atmosferoje, kolonistai statys prieglaudas ir kurs gyvybę Raudonojoje planetoje.
Bet ar kas nors gali pasakyti, kodėl taip skubama, kai ataka atrodo kaip skrydis?
Tai apie finansus
Amerika investavo apie 25 mlrd mėnulio programa„Apollo“ XX amžiaus 60–70 m. Tos misijos, atliktos po Apollo 11, buvo šiek tiek pigesnės. Kelias į Marsą žemiečiams kainuos daug brangiau. Norint patekti į Raudonąją planetą, reikia įveikti nuo 52 iki 402 mln. km. Taip yra dėl Marso orbitos ypatumų.
Be to, paslaptinga erdvė pilna įvairių pavojų. Dėl šios priežasties reikia vienu metu siųsti kelis astronautus. Tokiu atveju vos vieno žmogaus skrydis kainuos apie milijardą dolerių. Apskritai, didelę skrydžio kainą galima saugiai įtraukti į „Skrydžio į Marsą problemų“ sąrašą.
Žmonės, bendraujantys su kosmoso technologija ir prietaisus, turėti specialią aprangą. Būtina apsisaugoti nuo mikrobų, kurie gali gyventi erdvės sąlygos. Gana sudėtingas organizmas yra deinococcus radiodurans, kuriam 5000 pilkų gama spinduliuotės nekelia jokio pavojaus. Šiuo atveju suaugusio žmogaus mirtis įvyksta nuo penkių pilkų. Norint sunaikinti šias bakterijas, ją reikia virti apie 25 minutes.
Deinococcus buveinė gali būti beveik bet kuri vieta. Sunku nuspėti, kas nutiks, jei bakterija atsidurs kosmose. Galbūt ji taps tikra nelaime. Šiuo atžvilgiu tarp kritikų vyksta karštos diskusijos dėl klausimų, susijusių su žmonių nusileidimu planetose, kuriose gali egzistuoti gyvybė.
Transportavimo būdas
Šiandien visi kosminė veikla atlikti naudojant raketas. Greitis, kurio reikia norint palikti Žemę, yra 11,2 km/s (arba 40 000 km/h). Atkreipkite dėmesį, kad kulkos greitis yra apie 5000 km/val.
Į kosmosą siunčiami skraidantys aparatai veikia degalais, kurių atsargos daug kartų sveria raketą. Be to, tai susiję su tam tikru pavojumi. Bet į pastaruoju metu Ypatingą susirūpinimą kelia esminis raketų įtaisų neefektyvumas.
Mes žinome tik vieną skrydžio būdą – reaktyvinį lėktuvą. Bet kuro deginimas neįmanomas be deguonies. Todėl lėktuvai negali palikti žemės atmosferos.
Mokslininkai vykdo aktyvi paieška degimo alternatyvos. Būtų puiku sukurti antigravitaciją!
Klaustrofobija
Kaip žinote, žmogus yra socialinė būtybė. Jam sunku būti viduje uždara erdvė be jokio bendravimo, kaip ir pasilikti ilgą laiką kaip vienos komandos dalis. „Apollo“ astronautai galėjo skristi maždaug aštuonis mėnesius. Ši perspektyva vilioja ne visus.
Labai svarbu neleisti astronautui kosminės kelionės jaustis vienišas. Ilgiausią skrydį atliko Valerijus Polyakovas, kosmose išbuvęs 438 dienas, iš kurių daugiau nei pusę jis ten atvyko beveik m. visi vieni. Vienintelis jo pašnekovas buvo Valdymo centras skrydžiai į kosmosą. Per visą laikotarpį Polyakovas atliko 25 mokslinius eksperimentus.
Taigi ilgas laikotarpis astronauto skrydis įvyko dėl to, kad jis norėjo įrodyti, kad įmanoma atlikti ilgus skrydžius ir tuo pačiu išlaikyti normali psichika. Tiesa, Poliakovui nusileidus Žemėje, ekspertai pastebėjo jo elgesio pokyčius: astronautas tapo uždaresnis ir irzlesnis.
Manau, kad dabar aišku, kodėl psichologų vaidmuo toks svarbus siunčiant astronautus. Ekspertai atrenka žmones, kurie vienoje grupėje gali išbūti ilgą laiką. Tie, kurie lengvai randa bendrą kalbą, patenka į kosmosą.
Skafandras
Pagrindinė skafandro užduotis – kurti jo viduje aukštas kraujospūdis, kadangi kosmoso sąlygomis žmogaus plaučiai gali „sprogti“, o jis pats gali išsipūsti... Visi skafandrai saugo astronautus nuo tokių bėdų.
Šiuolaikinių skafandrų trūkumas – jų stambumas. Kaip pastebėjo astronautai, Mėnulyje buvo ypač nepatogu judėti tokiu kostiumu. Pastebėta, kad pasivaikščiojimus mėnesienoje lengviau atlikti šuoliukų pagalba. Marso gravitacija leidžia laisviau judėti. Nepaisant to, sunku sukurti panašias sąlygas Žemėje, kad būtų galima atlikti unikalius mokymus.
Kad žmogus Marse jaustųsi patogiai, jam reikia labiau tinkančio skafandro, kurio svoris sieks apie du kilogramus. Taip pat būtina numatyti būdą, kaip atvėsinti kostiumą ir išspręsti diskomforto problemą, kurią tokie drabužiai sukelia vyrams kirkšnyje, o moterims – krūtinėje.
Marso patogenai
Garsus mokslinės fantastikos rašytojas H. G. Wellsas savo romane „Pasaulių karas“ jis pasakė, kad marsiečius nugalėjo sausumos mikroorganizmai. Būtent su tokia problema galime susidurti patekę į Marsą.
Yra pasiūlymų apie gyvybės buvimą Raudonojoje planetoje. Labiausiai paprasti organizmai iš tikrųjų gali pasirodyti pavojingi priešininkai. Mes patys galime nukentėti nuo šių mikrobų.
Bet koks patogenas Marse gali nužudyti visą gyvybę mūsų planetoje. Šiuo atžvilgiu Apollo 11, 12 ir 14 astronautai buvo laikomi karantine 21 dienai, kol buvo nustatyta, kad Mėnulyje gyvybės nėra. Tiesa, Mėnulis, skirtingai nei Marsas, neturi atmosferos. Astronautai, planuojantys kelionę į Marsą, grįžę į Žemę turi būti patalpinti į ilgalaikį karantiną.
Dirbtinė gravitacija
Kita astronautų problema – nesvarumas. Jei Žemės trauką imsime kaip vieną, tai, pavyzdžiui, Jupiterio gravitacinė jėga bus lygi 2,528. Esant nulinei gravitacijai, žmogus palaipsniui netenka kaulų masės, ima atrofuotis jo raumenys. Todėl kosminio skrydžio metu astronautams reikia ilgalaikių mokymų. Spyruokliniai treniruokliai gali padėti, bet ne tiek, kiek reikia. Dirbtinės gravitacijos pavyzdys yra išcentrinė jėga. Lėktuvas turi turėti didžiulę centrifugą su sukimosi žiedu. Laivų aprūpinimas tokiais įrenginiais dar nebuvo atliktas, nors panašių planų yra.
Kosmose būnant 2 mėnesius, astronautų organizmas prisitaiko prie nesvarumo sąlygų, todėl grįžimas į Žemę jiems tampa išbandymu: net sunku išstovėti ilgiau nei penkias minutes. Įsivaizduokite, kokį poveikį žmogui padarytų 8 mėnesių kelionė į Marsą, jei kaulų masė sumažėtų 1% per mėnesį esant nulinei gravitacijai. Be to, Marse astronautai turės atlikti tam tikras užduotis, kol pripras prie savitojo svorio. Tada – skrydis atgal.
Vienas iš būdų sukurti dirbtinę gravitaciją yra magnetizmas. Tačiau jis taip pat turi trūkumų, nes tik kojos yra įmagnetintos į paviršių, o kūnas lieka už magneto įtakos.
Erdvėlaivis
Šiuo metu egzistuoja pakankamas kiekis erdvėlaivis, galintis saugiai patekti į Marsą. Tačiau turime atsižvelgti į tai, kad šiuose automobiliuose bus gyvų žmonių. Lėktuvai turi būti erdvūs ir patogūs, nes žmonės juose išbūs ilgam.
Tokie laivai dar nesukurti, bet visai gali būti, kad po 10 metų galėsime juos sukurti ir paruošti skrydžiui.
Didelis skaičius mažų dangaus kūnai kasdien susiduria su mūsų planeta. Dauguma šių kūnų Žemės paviršiaus nepasiekia atmosferos dėka. Atmosferos neturintį Mėnulį nuolat puola visokios „šiukšlės“, ką iškalbingai liudija jo paviršius. Į tolimą kelionę besiruošiantis erdvėlaivis nebus apsaugotas nuo tokios atakos. Galite pabandyti apsisaugoti lėktuvas sutvirtinti lakštai, tačiau raketa pridės nemažo svorio.
Iš saulės spinduliuotėsŽemę saugo elektromagnetinis laukas ir atmosfera. Kosmose viskas kitaip. Kosmonautų drabužiai yra su skydeliais. Nuolat reikia saugoti veidą, nes tiesioginiai saulės spinduliai gali sukelti aklumą. „Apollo“ programa sukūrė ultravioletinių spindulių blokavimą naudojant aliuminį, tačiau astronautai kelionėse į Mėnulį pastebėjo, kad dažnai pasitaikydavo įvairių baltos ir mėlynos spalvos blyksnių.
Mokslininkams pavyko išsiaiškinti, kad spinduliai erdvėje yra subatominės dalelės(dažniausiai protonai), kurie juda šviesos greičiu. Įlipę į laivą jie pramuša laivo korpusą, tačiau dėl dalelių dydžio, kurios yra žymiai mažesnės už atomo dydį, nesandarumo neatsiranda.
Įsivaizduokime, kad vykstame į kelionę per Saulės sistemą. Kokia gravitacija kitose planetose? Ant kurių mes būsime lengvesni nei Žemėje, o ant kurių – sunkesni?
Kol dar nepalikome Žemės, atlikime tokį eksperimentą: mintyse nusileisime į vieną iš žemės ašigalių ir tada įsivaizduokime, kad buvome nugabenti į pusiaują. Įdomu, ar pasikeitė mūsų svoris?
Yra žinoma, kad bet kurio kūno svorį lemia traukos jėga (gravitacija). Jis yra tiesiogiai proporcingas planetos masei ir atvirkščiai proporcingas jos spindulio kvadratui (apie tai pirmą kartą sužinojome iš mokyklinis vadovėlis fizika). Vadinasi, jei mūsų Žemė būtų griežtai sferinė, tai kiekvieno jos paviršiumi judančio objekto svoris išliktų nepakitęs.
Bet Žemė nėra kamuolys. Jis suplotas ties ašigaliais ir pailgintas išilgai pusiaujo. Pusiaujo spindulysŽemė yra 21 km ilgesnė už poliarinę. Pasirodo, gravitacijos jėga pusiaują veikia tarsi iš toli. Štai kodėl to paties kūno svoris skirtingose Žemės vietose nėra vienodas. Objektai turi būti sunkiausi ties žemės ašigaliais, o lengviausi – ties pusiauju. Čia jie tampa 1/190 lengvesni už savo svorį ties stulpais. Žinoma, šį svorio pokytį galima nustatyti tik naudojant spyruoklines svarstykles. Šiek tiek sumažėjęs objektų svoris ties pusiauju taip pat atsiranda dėl išcentrinė jėga atsirandantys dėl Žemės sukimosi. Taigi, suaugusio žmogaus svoris, atvykęs iš aukštai poliarinės platumos iki pusiaujo, sumažės viso apie 0,5 kg.
Dabar dera paklausti: kaip pasikeis per Saulės sistemos planetas keliaujančio žmogaus svoris?
Pirmoji mūsų kosminė stotis yra Marsas. Kiek žmogus svers Marse? Atlikti tokį skaičiavimą nėra sunku. Norėdami tai padaryti, turite žinoti Marso masę ir spindulį.
Kaip žinoma, „raudonosios planetos“ masė yra 9,31 karto mažesnė už Žemės masę, o spindulys yra 1,88 karto mažesnis už spindulį. gaublys. Todėl dėl pirmojo faktoriaus veikimo gravitacija Marso paviršiuje turėtų būti 9,31 karto mažesnė, o dėl antrojo – 3,53 karto didesnė nei mūsų (1,88 * 1,88 = 3,53 ). Galiausiai jis sudaro šiek tiek daugiau nei 1/3 žemiškoji galia sunkumas (3,53: 9,31 = 0,38). Tokiu pat būdu galite nustatyti bet kurio dangaus kūno gravitacijos įtampą.
Dabar susitarkime, kad Žemėje astronautas-keleivis sveria lygiai 70 kg. Tada gauname kitas planetas šias vertes svoriai (planetos išdėstytos svorio didėjimo tvarka):
Plutonas 4.5 Merkurijus 26.5 Marsas 26.5 Saturnas 62.7 Uranas 63.4 Venera 63.4 Žemė 70.0 Neptūnas 79.6 Jupiteris 161.2
Kaip matome, Žemė pagal gravitacijos įtampą rikiuojasi tarpinė padėtis tarp milžiniškų planetų. Dviejų iš jų - Saturno ir Urano - gravitacijos jėga yra šiek tiek mažesnė nei Žemėje, o ant kitų dviejų - Jupiterio ir Neptūno - ji yra didesnė. Tiesa, Jupiteriui ir Saturnui svoris pateikiamas atsižvelgiant į išcentrinės jėgos veikimą (jie sukasi greitai). Pastarasis keliais procentais sumažina kūno svorį ties pusiauju.
Reikėtų pažymėti, kad milžiniškoms planetoms svorio reikšmės pateikiamos viršutinio debesų sluoksnio lygyje, o ne kieto paviršiaus lygyje, kaip į Žemę panašioms planetoms (Merkurijus, Venera, Žemė, Marsas). ) ir Plutonas.
Veneros paviršiuje žmogus bus beveik 10% lengvesnis nei Žemėje. Tačiau Merkurijuje ir Marse svoris sumažės 2,6 karto. Kalbant apie Plutoną, jame esantis žmogus bus 2,5 karto lengvesnis nei Mėnulyje arba 15,5 karto lengvesnis nei žemiškomis sąlygomis.
Tačiau Saulėje gravitacija (trauka) yra 28 kartus stipresnė nei Žemėje. Žmogaus kūnas ten svertų 2 tonas ir būtų akimirksniu sutraiškytas savo svorio. Tačiau prieš pasiekiant Saulę viskas virsdavo karštomis dujomis. Kitas dalykas – mažyčiai dangaus kūnai, tokie kaip Marso mėnuliai ir asteroidai. Daugelyje jų galite lengvai priminti... žvirblią!
Visiškai aišku, kad į kitas planetas žmogus gali keliauti tik specialiu sandariu skafandru, aprūpintu gyvybę palaikančiomis priemonėmis. Skafandro svoris Amerikos astronautai, kuriame jie pasiekė Mėnulio paviršių, yra maždaug lygus suaugusio žmogaus svoriui. Todėl vertės, kurias suteikėme kosmoso keliautojo svoriui kitose planetose, turi būti bent dvigubai didesnės. Tik tada gausime svorio reikšmes, artimas faktinėms.
Dažnai labai sunku žodžiais paaiškinti paprasčiausius dalykus ar konkretaus mechanizmo struktūrą. Tačiau paprastai supratimas ateina gana lengvai, jei matai juos akimis, o dar geriau – suki rankose. Tačiau kai kurie dalykai yra nematomi mūsų akims ir net tai, kad jie yra paprasti, yra labai sunkiai suprantami.Pavyzdžiui, kas yra elektros- yra daug apibrėžimų, tačiau nė vienas iš jų tiksliai, be dviprasmybių ir neapibrėžtumo, nenusako jo mechanizmo.
Kita vertus, elektrotechnika yra gana gerai išvystytas mokslas, kuriame, padedant matematines formules detaliai aprašomi visi elektriniai procesai.
Taigi kodėl neparodžius panašių procesų naudojant tas pačias formules ir kompiuterinę grafiką.
Tačiau šiandien mes apsvarstysime paprastesnio proceso veiksmą nei elektra - gravitacijos jėgą. Atrodytų, kad tame nėra nieko sudėtingo, nes įstatymas universalioji gravitacija mokytis mokykloje, bet vis dėlto... Matematika aprašo procesą taip, kaip jis vyksta idealios sąlygos, kurioje nors virtualioje erdvėje, kur nėra jokių apribojimų.
Gyvenime dažniausiai ne viskas taip, o nagrinėjamas procesas nuolat uždedamas daug įvairių, iš pirmo žvilgsnio nepastebimų ar nereikšmingų aplinkybių.
Žinoti formulę ir suprasti jos veikimą yra šiek tiek skirtingi dalykai.
Taigi padarykime tai mažas žingsnelis suprasti gravitacijos dėsnį. Pats dėsnis paprastas – gravitacijos jėga yra tiesiogiai proporcinga masėms ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui, tačiau sudėtingumas slypi neįsivaizduojamame sąveikaujančių objektų skaičiuje.
Taip, mes svarstysime tik gravitacijos jėgą, taip sakant, visiškoje vienatvėje, kas, žinoma, nėra tiesa, bet tokiu atveju priimtina, nes tai tiesiog būdas parodyti nematomą.
Ir dar, straipsnyje yra JavaScript kodas, t.y. visos nuotraukos iš tikrųjų buvo nupieštos naudojant „Canvas“, todėl galima nufotografuoti visą straipsnį.
Gravitacijos galimybių Saulės sistemoje atvaizdavimas
Viduje klasikinė mechanika gravitacinė sąveika aprašomas Niutono visuotinės gravitacijos dėsniu, kuris teigia, kad jėga gravitacinis patrauklumas F tarp dviejų materialių masės taškų m 1 Ir m 2, atskirtas atstumu r, yra proporcinga abiem masėms ir atvirkščiai proporcinga atstumo kvadratui – tai yra:Kur G- gravitacinė konstanta lygi maždaug 6,67384×10 -11 N×m 2 ×kg -2.
Tačiau norėčiau pamatyti gravitacijos kitimo vaizdą visoje Saulės sistemoje, o ne tarp dviejų kūnų. Todėl antrojo kūno masė m 2 paimkime jį lygų 1 ir tiesiog pažymime pirmojo kūno masę m. (Tai yra, mes atstovaujame objektus formoje materialus taškas- vieno pikselio dydis, o traukos jėga matuojama kito, virtualaus objekto, pavadinkime jį „bandomuoju kūnu“, kurio masė yra 1 kilogramas, atžvilgiu.) Tokiu atveju formulė atrodys taip:
Dabar vietoj m pakeičiame dominančio kūno masę ir vietoj to r pereiname visus atstumus nuo 0 iki orbitos reikšmės paskutinė planeta ir gauname gravitacijos jėgos pokytį priklausomai nuo atstumo.
Kai jėgos taikomos nuo skirtingi objektai pasirinkti didžiausią.
Be to, šią galią išreiškiame ne skaičiais, o atitinkamais spalvų atspalviais. Tai suteiks jums aiškų vaizdą apie gravitacijos pasiskirstymą Saulės sistemoje. Tai yra, į fizinis pojūtis, spalvos atspalvis atitiks 1 kilogramą sveriančio kūno svorį atitinkamame Saulės sistemos taške.
Reikėtų pažymėti, kad:
- gravitacijos jėga visada yra teigiama, neturi neigiamos reikšmės, t.y. masė negali būti neigiama
- gravitacinė jėga negali būti lygi nuliui, t.y. objektas arba egzistuoja su tam tikra mase, arba jo visai nėra
- gravitacijos jėgos negalima nei ekranuoti, nei atspindėti (kaip šviesos spindulys su veidrodžiu).
Dabar pažiūrėkime, kaip spalvomis parodyti gravitacinės jėgos dydį.
Norėdami parodyti skaičius spalvotai, turite sukurti masyvą, kuriame būtų indeksas lygus skaičiui, o vertė buvo RGB spalvos reikšmė.
Čia yra spalvų gradientas nuo baltos iki raudonos, tada geltonos, žalios, mėlynos, violetinės ir juodos. Iš viso buvo 1786 spalvų atspalviai.
Spalvų skaičius nėra toks didelis, kad būtų galima parodyti visą gravitacinių jėgų spektrą. Apsiribokime gravitacinėmis jėgomis nuo maksimumo – Saulės paviršiuje ir minimumo – Saturno orbitoje. Tai yra, jei traukos jėga Saulės paviršiuje (270,0 N) yra pažymėta spalva, esančia lentelėje po indeksu 1, tada traukos prie Saulės jėga Saturno orbitoje (0,00006 N) bus lygi. pažymėta spalva, kurios indeksas yra daug didesnis nei 1700. Taigi, kad vis tiek nebus pakankamai spalvų, kad tolygiai išreikštų gravitacijos jėgos dydį.
Tam, kad būtų aiškiai matyti daugiausia įdomios vietos rodomose traukos jėgose būtina, kad mažesnės nei 1N traukos jėgos vertės atitiktų didelius spalvos pokyčius, o nuo 1H ir daugiau atitikmenys nėra tokie įdomūs - aišku, kad traukos jėga , tarkime, Žemės, skiriasi nuo Marso ar Jupiterio traukos, ir tai gerai. Tai yra, spalva nebus proporcinga traukos jėgos dydžiui, kitaip „prarasime“ įdomiausią dalyką.
Norėdami konvertuoti gravitacijos reikšmę į spalvų lentelės indeksą, naudojame šią formulę:
Taip, tai ta pati hiperbolė, žinoma nuo tada vidurinę mokyklą, tik anksčiau ištrauktas iš argumento kvadratinė šaknis. (Paimta tik iš šviesos, tik siekiant sumažinti santykį tarp didžiausių ir mažiausių traukos jėgos verčių.)
Pažiūrėkite, kaip spalvos pasiskirsto priklausomai nuo Saulės ir planetų traukos.
Kaip matote, Saulės paviršiuje mūsų bandomasis kūnas svers apie 274 N arba 27,4 kG, nes 1 N = 0,10197162 kgf = 0,1 kgf. O Jupiteryje jis yra beveik 26 N arba 2,6 kgf, Žemėje mūsų bandomasis kūnas sveria apie 9,8 N arba 0,98 kgf.
Iš esmės visi šie skaičiai yra labai labai apytiksliai. Mūsų atveju tai nėra labai svarbu, turime visas šias gravitacijos reikšmes paversti atitinkamomis spalvų reikšmėmis.
Taigi iš lentelės aišku, kad didžiausia traukos jėgos vertė yra 274N, o mažiausia - 0,00006N. Tai yra, jie skiriasi daugiau nei 4,5 milijono kartų.
Taip pat aišku, kad visos planetos pasirodė beveik vienodos spalvos. Bet tai nesvarbu, svarbu, kad planetų traukos ribos būtų aiškiai matomos, nes mažų vertybių traukos jėgos gana gerai keičia spalvą.
Žinoma, tikslumas mažas, bet mes tiesiog turime gauti bendra idėja apie gravitacines jėgas Saulės sistemoje.
Dabar „išdėliokime“ planetas tose vietose, kurios atitinka jų atstumą nuo Saulės. Norėdami tai padaryti, prie gauto spalvų gradiento turite pritvirtinti tam tikrą atstumo skalę. Į orbitų kreivumą, manau, galima nekreipti dėmesio.
Bet kaip visada kosminis mastelis, V tiesiogine prasmeŠie žodžiai neleidžia matyti viso vaizdo. Pažiūrėkime, Saturnas yra maždaug 1430 milijonų kilometrų nuo Saulės, jo orbitos spalvą atitinkantis indeksas yra 1738. Tai yra. viename pikselyje (jei šioje skalėje vienas spalvos atspalvis yra lygus vienam pikseliui) pasirodo maždaug 822,8 tūkst. kilometrų. O Žemės spindulys yra maždaug 6371 kilometras, t.y. skersmuo yra 12 742 kilometrai, maždaug 65 kartus mažesnis už vieną pikselį. Štai kaip išlaikyti proporcijas.
Mes eisime kitu keliu. Kadangi mus domina aplinkinės erdvės gravitacija, paimsime planetas atskirai ir nuspalvinsime jas bei erdvę aplink jas spalva, atitinkančia gravitacijos jėgas nuo jų pačių ir Saulės. Pavyzdžiui, paimkite Merkurijų - planetos spindulys yra 2,4 tūkst. ir prilyginti jį 48 pikselių skersmens apskritimui, t.y. Vienas pikselis bus 100 km. Tada Venera ir Žemė bus atitinkamai 121 ir 127 pikselių. Gan patogūs dydžiai.
Taigi, padarome 600 x 600 pikselių vaizdą, nustatome Saulės traukos jėgos reikšmę Merkurijaus orbitoje plius/minus 30 000 km (kad planeta būtų paveikslo centre) ir nudažykite foną spalvų atspalvių gradientu, atitinkančiu šias jėgas.
Tuo pačiu metu, norėdami supaprastinti užduotį, dažome ne atitinkamo spindulio lankais, o tiesiomis linijomis, vertikalios linijos. (Grubiai tariant, mūsų „Saulė“ bus „kvadratinė“ ir visada bus kairėje pusėje.)
Norėdami užtikrinti, kad fono spalva nesimatytų per planetos vaizdą ir planetos traukos zoną, nustatome apskritimo spindulį, atitinkantį zoną, kurioje planetos trauka yra didesnė už trauką prie Saulės ir nudažykite baltai.
Tada paveikslo centre dedame apskritimą, atitinkantį Merkurijaus skersmenį (48 pikseliai) ir užpildome jį spalva, atitinkančia planetos traukos jėgą jo paviršiuje.
Toliau iš planetos piešiame gradientu pagal traukos jėgos pasikeitimą ir tuo pačiu metu nuolat lyginame kiekvieno Merkurijaus traukos sluoksnio taško spalvą su tašku, kurio koordinatės yra tokios pačios, bet traukos prie Saulės sluoksnyje. Kai šios reikšmės tampa vienodos, šį pikselį padarome juodu ir sustabdome tolesnį dažymą.
Taigi gauname tam tikrą matomo planetos ir Saulės gravitacinės jėgos pokyčio formą su aiškia juoda riba tarp jų.
(Norėjau padaryti būtent tai, bet... nepavyko, nepavyko palyginti dviejų vaizdo sluoksnių po pikselius.)
Kalbant apie atstumą, 600 pikselių yra lygūs 60 tūkstančių kilometrų (t. y. vienas pikselis yra 100 km).
Saulės traukos jėga Merkurijaus orbitoje ir šalia jos kinta tik nedideliame diapazone, o tai mūsų atveju rodo vienas spalvos atspalvis. 
Taigi, Merkurijus ir gravitacijos jėga planetos apylinkėse.
Reikėtų iš karto pastebėti, kad aštuoni subtilūs spinduliai yra defektai, atsirandantys nubrėžus apskritimus drobėje. Jie neturi nieko bendra su svarstomu klausimu ir turėtų būti tiesiog ignoruojami.
Kvadrato matmenys yra 600 x 600 pikselių, t.y. ši erdvė yra 60 tūkstančių kilometrų. Merkurijaus spindulys yra 24 pikseliai - 2,4 tūkst. Traukos zonos spindulys – 23,7 tūkst.
Apskritimas centre, kuris yra beveik baltas, tai pati planeta ir jos spalva atitinka mūsų kilogramo bandomojo kūno svorį planetos paviršiuje – apie 373 gramus. Plonas ratas mėlynos spalvos rodo ribą tarp planetos paviršiaus ir zonos, kurioje traukos jėga link planetos viršija gravitacijos jėgą link Saulės.
Toliau spalva palaipsniui keičiasi, tampa vis raudonesnė (t. y. mažėja bandomojo kūno svoris) ir galiausiai tampa lygi spalvai, atitinkančiai Saulės traukos jėgą. Ši vieta, t.y. Merkurijaus orbitoje. Riba tarp zonos, kurioje planetos traukos jėga viršija Saulės traukos jėgą, taip pat pažymėta mėlynu apskritimu.
Kaip matote, nėra nieko antgamtiško.
Tačiau gyvenime vaizdas kiek kitoks. Pavyzdžiui, šiame ir visuose kituose vaizduose Saulė yra kairėje, o tai iš tikrųjų reiškia, kad planetos gravitacinė sritis turėtų būti šiek tiek „išlyginta“ kairėje ir išplėsta dešinėje. Ir paveikslėlyje yra apskritimas.
tikrai, geriausias variantas būtų lyginamas Saulės traukos regionas ir planetos traukos sritis po pikselius ir pasirenkamas (parodymas) didesnis iš jų. Bet nei aš, kaip šio straipsnio autorius, nei JavaScript nesugeba tokiems žygdarbiams. Darbas su daugiamačiais masyvais nėra prioritetas šios kalbos, tačiau jo darbas gali būti rodomas beveik bet kurioje naršyklėje, kuri išsprendė taikymo problemą.
Taip, ir Merkurijaus bei visų kitų planetų atveju antžeminė grupė, gravitacijos jėgos pokytis link Saulės nėra toks didelis, kad jį būtų galima parodyti turimu spalvų atspalvių rinkiniu. Tačiau kalbant apie Jupiterį ir Saturną, gravitacijos jėgos pokytis Saulės atžvilgiu yra labai pastebimas.
Venera
Tiesą sakant, viskas yra taip pat, kaip ir ankstesnėje planetoje, tik Veneros dydis ir jos masė yra daug didesnė, o Saulės traukos jėga planetos orbitoje mažesnė (spalva tamsesnė, tiksliau, labiau raudona). ), ir planeta didesnė masė, todėl planetos disko spalva yra šviesesnė.Kad planeta, kurios traukos zona yra 1 kg sveriančio bandomojo kūno, tilptų į 600 x 600 pikselių vaizdą, mastelį sumažiname 10 kartų. Dabar viename pikselyje yra 1 tūkstantis kilometrų.
Žemė + Mėnulis
Norint parodyti Žemę ir Mėnulį, nepakanka 10 kartų pakeisti mastelį (kaip Veneros atveju), reikia padidinti nuotraukos dydį (Mėnulio orbitos spindulys yra 384,467 tūkst. km). Vaizdas bus 800 x 800 pikselių dydžio. Mastelis yra 1 tūkstantis kilometrų viename pikselyje (gerai suprantame, kad nuotraukos paklaida dar labiau padidės).
Nuotraukoje aiškiai matyti, kad Mėnulio ir Žemės traukos zonas skiria Saulės traukos zona. Tai yra, Žemė ir Mėnulis yra dviejų lygiaverčių skirtingų masių planetų sistema.
Marsas su Fobosu ir Deimosu
Mastelis yra 1 tūkstantis kilometrų viename pikselyje. Tie. kaip Venera, Žemė ir Mėnulis. Atminkite, kad atstumai yra proporcingi, o gravitacijos rodymas yra netiesinis.
Dabar galite iš karto pamatyti esminį skirtumą tarp Marso ir jo palydovų bei Žemės ir Mėnulio. Jei Žemė ir Mėnulis yra dviejų planetų sistema ir, nepaisant skirtingų dydžių o masės veikia kaip lygiaverčiai partneriai, tuomet Marso palydovai yra Marso gravitacinės jėgos zonoje.
Pati planeta ir jos palydovai buvo praktiškai „pamesti“. Baltas apskritimas yra tolimojo palydovo - Deimos - orbita. Priartinkime 10 kartų, kad matytumėte geriau. Viename pikselyje yra 100 kilometrų.
Šie „baisūs“ drobės spinduliai labai sugadina vaizdą.
Phobos ir Deimos dydžiai yra neproporcingai padidinami 50 kartų, kitaip jie yra visiškai nematomi. Šių palydovų paviršių spalva taip pat nėra logiška. Tiesą sakant, gravitacijos jėga šių planetų paviršiuose yra mažesnė nei Marso gravitacijos jėga jų orbitose.
Tai reiškia, kad Marso gravitacija viską „nupučia“ nuo Fobo ir Deimos paviršių. Todėl jų paviršių spalva turėtų būti lygi jų orbitų spalvai, tačiau tik tam, kad būtų lengviau matyti, palydovų diskai yra nuspalvinti gravitacijos jėgos spalva, nesant gravitacijos jėgos link. Marsas.
Šie palydovai tiesiog turėtų būti monolitiniai. Be to, kadangi paviršiuje nėra gravitacinės jėgos, tai reiškia, kad jie negalėjo susiformuoti tokia forma, tai yra, tiek Fobos, tiek Deimos anksčiau buvo kažko kito dalys, didesnis objektas. Na, arba bent jau jie buvo kitoje vietoje, su mažesne gravitacija nei Marso gravitacinėje zonoje.
Pavyzdžiui, čia Fobos. Skalė yra 100 metrų viename pikselyje.
Palydovo paviršius žymimas mėlynu apskritimu, o visos palydovo masės gravitacinė jėga – baltu apskritimu.
(Tiesą sakant, mažų dangaus kūnų Fobo, Deimo ir kt. forma toli gražu nėra sferinė)
Centre esančio apskritimo spalva atitinka palydovo masės gravitacinę jėgą. Kuo arčiau planetos paviršiaus, tuo silpnesnė gravitacijos jėga.
(Čia vėl yra netikslumas. Tiesą sakant, baltas apskritimas yra riba, kurioje planetos gravitacijos jėga tampa vienodos jėgos trauka į Marsą Fobo orbitoje.
Tai reiškia, kad spalva už šio balto apskritimo turi būti tokia pati kaip spalva už mėlyno apskritimo, nurodančio palydovo paviršių. Tačiau parodytas spalvų perėjimas turėtų būti balto apskritimo viduje. Bet tada nieko nebus matoma.)
Tai atrodo kaip planetos skerspjūvio brėžinys.
Planetos vientisumą lemia tik medžiagos, iš kurios pagamintas Fobas, stiprumas. Turėdamas mažiau jėgos, Marsas turėtų žiedus, tokius kaip Saturnas, nuo palydovų sunaikinimo.
Ir atrodo, kad byra kosminiai objektai ne toks išskirtinis įvykis. Tai net kosminis teleskopas Hablas aptiko panašų atvejį.
Asteroido P/2013 R3, esančio daugiau nei 480 milijonų kilometrų atstumu nuo Saulės (asteroidų juostoje, toliau už Cererą), irimas. Keturių didžiausių asteroido fragmentų skersmuo siekia 200 metrų, jų Bendras svoris yra apie 200 tūkstančių tonų.
Ir šis Deimos. Viskas yra tas pats, kas Fobo. Skalė yra 100 metrų viename pikselyje. Tik planeta yra mažesnė ir atitinkamai šviesesnė, taip pat yra toliau nuo Marso ir traukos jėga į Marsą čia mažesnė (paveikslo fonas tamsesnis, t.y. raudonesnis). 
Ceres
Na, Ceres nėra nieko ypatingo, išskyrus spalvinimą. Saulės traukos jėga čia mažesnė, todėl spalva tinkama. Mastelis yra 100 kilometrų viename pikselyje (tas pats, kaip nuotraukoje su Mercury).Mažas mėlynas apskritimas yra Cereros paviršius, o didelis mėlynas apskritimas yra riba, kurioje planetos gravitacijos jėga tampa lygi Saulės traukos jėgai.
Jupiteris
Jupiteris yra labai didelis. Čia yra 800 x 800 pikselių nuotrauka. Mastelis yra 100 tūkstančių kilometrų viename pikselyje. Tai rodo visą planetos gravitacinį regioną. Pati planeta yra mažas taškelis centre. Palydovai nerodomi.Rodoma tik tolimiausio palydovo S/2003 J 2 orbita (išorinis apskritimas baltai).
Jupiteris turi 67 mėnulius. Didžiausi yra Io, Europa, Ganymede ir Callisto.
Tolimiausias palydovas – S/2003 J 2 pilnas apsisukimas aplink Jupiterį vidutiniškai 29 541 000 km atstumu. Jo skersmuo apie 2 km, masė apie 1,5 × 10 13 kg. Kaip matote, jis gerokai peržengia planetos gravitacijos sferą. Tai galima paaiškinti skaičiavimų klaidomis (juk buvo atlikta gana daug vidurkinimo, apvalinimo ir kai kurių detalių atmetimo).
Nors yra būdas apskaičiuoti ribą gravitacinis poveikis Jupiteris, apibrėžtas kalno sfera, kurios spindulys nurodomas formule
kur a jupiteris ir m jupiteris yra pusiau didžioji elipsės ašis ir Jupiterio masė, o M saulė yra Saulės masė. Tai suteikia suapvalintą 52 milijonų km spindulį. S/2003 J 2 ekscentrine orbita tolsta iki 36 mln. km atstumu nuo Jupiterio
Jupiteris taip pat turi žiedų sistemą iš 4 pagrindinių komponentų: storo vidinio dalelių toro, žinomo kaip „halo žiedas“; palyginti ryškus ir plonas „Pagrindinis žiedas“; ir du platūs ir silpni išoriniai žiedai – žinomi kaip „tinklo žiedai“, pavadinti pagal palydovų medžiagą – kurie juos sudaro: Amaltėja ir Tėbai.
Halo žiedas, kurio vidinis spindulys yra 92 000, o išorinis - 122 500 kilometrų.
Pagrindinis žiedas 122500-129000 km.
Amaltėjos arachnoidinis žiedas 129000-182000 km.
Tėbų tinklo žiedas 129000-226000 km.
Padidinkime nuotrauką 200 kartų, viename pikselyje yra 500 kilometrų.
Čia yra Jupiterio žiedai. Plonas apskritimas yra planetos paviršius. Toliau eina žiedų ribos - vidinė aureolės žiedo riba, išorinė aureolės žiedo riba ir vidinė pagrindinio žiedo riba ir kt.
Mažas apskritimas kairėje viršutinis kampas- sritis, kurioje Jupiterio palydovo Io gravitacinė jėga tampa lygi Jupiterio gravitacijos jėgai Io orbitoje. Paties palydovo tokiu mastu tiesiog nesimato.
Iš esmės, didžiosios planetos su palydovais reikia apsvarstyti atskirai, nes gravitacinių jėgų verčių skirtumas yra labai didelis, kaip ir planetos gravitacinio regiono matmenys. Dėl to visos įdomios detalės tiesiog prarandamos. Tačiau žiūrėti į nuotrauką su radialiniu gradientu nėra daug prasmės.
Saturnas
Nuotraukos dydis 800 x 800 pikselių. Mastelis yra 100 tūkstančių kilometrų viename pikselyje. Pati planeta yra mažas taškelis centre. Palydovai nerodomi.Aiškiai matomas traukos link Saulės jėgos pokytis (atminkite, kad Saulė yra kairėje).
Saturnas turi 62 žinomus palydovus. Didžiausi iš jų yra Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan ir Japetus.
Tolimiausias palydovas yra „Fornjot“ (laikinas pavadinimas S/2004 S 8). Taip pat vadinamas Saturnu XLII. Vidutinis spindulys palydovas apie 3 kilometrus, masė 2,6 × 10 14 kg, pusiau pagrindinė ašis 25 146 000 km.
Žiedai planetose atsiranda tik dideliu atstumu nuo Saulės. Pirmoji tokia planeta yra Jupiteris. Kadangi masė ir dydis yra didesnis nei Saturno, jo žiedai nėra tokie įspūdingi kaip Saturno žiedai. Tai reiškia, kad žiedų susidarymo planetos dydis ir masė turi mažesnė vertė nei atstumas nuo Saulės.
Tačiau pažiūrėkite toliau, žiedų pora supa asteroidą Chariklo (10199 Chariklo) (asteroido skersmuo yra apie 250 kilometrų), kuris skrieja aplink Saulę tarp Saturno ir Urano.
Vikipedija apie asteroidą Chariklo
Žiedų sistemą sudaro tankus 7 km pločio vidinis žiedas ir 3 km pločio išorinis žiedas. Atstumas tarp žiedų apie 9 km. Žiedų spindulys yra atitinkamai 396 ir 405 km. Chariklo yra mažiausias objektas, kurio žiedai buvo atrasti.
Tačiau gravitacijos jėga turi tik netiesioginį ryšį su žiedais.
Tiesą sakant, žiedai atsiranda sunaikinus palydovus, kurie susideda iš nepakankamo stiprumo medžiagos, t.y. ne akmeniniai monolitai kaip Fobas ar Deimas, o į vieną visumą sustingę uolienų, ledo, dulkių ir kitų kosminių šiukšlių gabalai.
Taigi planeta jį tempia savo gravitacija. Toks palydovas, neturintis savo gravitacijos (tiksliau, turintis savo gravitacijos jėgą, mažesnę nei jos orbitoje esančios planetos traukos jėga), skrenda orbita, palikdamas sunaikintos medžiagos pėdsaką. Taip susidaro žiedas. Toliau, veikiama planetos gravitacijos, ši fragmentinė medžiaga artėja prie planetos. Tai yra, žiedas plečiasi.
Tam tikru lygiu gravitacinė jėga tampa pakankamai stipri, kad šių šiukšlių kritimo greitis padidėja ir žiedas išnyksta.
Pokalbis
Šio straipsnio publikavimo tikslas – galbūt kažkas, turintis programavimo žinių, susidomės šia tema ir sukurs geresnį Saulės sistemos gravitacinių jėgų modelį (taip, trimatį, su animacija.O gal net padarys taip, kad orbitos būtų ne fiksuotos, o ir skaičiuojamos - tai irgi įmanoma, orbita bus vieta, kur gravitacijos jėgą kompensuos išcentrinė jėga.
Tai pasirodys beveik kaip gyvenime, kaip tikroje saulės sistemoje. (Čia bus galima sukurti kosminę šaudyklę, su visomis erdvės navigacijos asteroidų juostoje subtilybėmis. Atsižvelgiant į jėgas, veikiančias realią fiziniai dėsniai, o ne tarp rankomis pieštos grafikos.)
Ir tai bus puikus fizikos vadovėlis, kurį bus įdomu mokytis.
P.S. Straipsnio autorius dažnas žmogus:
ne fizikas
ne astronomas
ne programuotojas
neturi aukštojo išsilavinimo.
Žymos:
- duomenų vizualizacija
- javascript
- fizika
- gravitacija
Kitose planetose, kodėl jis atsiranda, kam jis reikalingas, taip pat jo poveikis įvairiems organizmams.
Erdvė
Keliauti į žvaigždes žmonės svajojo nuo seniausių laikų – nuo tada, kai pirmieji astronomai primityviais teleskopais ištyrė kitas mūsų sistemos planetas ir jų palydovus, vadinasi, jose, jų nuomone, buvo galima gyventi.
Nuo to laiko praėjo daug šimtmečių, bet, deja, tarpplanetiniai skrydžiai, o ypač skrydžiai į kitas žvaigždes, vis dar neįmanomi. Ir vienintelis nežemiškas objektas, kurį aplankė tyrinėtojai, yra Mėnulis. Tačiau jau XX amžiaus pradžioje mokslininkai žinojo, kad gravitacijos jėga kitose planetose skiriasi nuo mūsų. Bet kodėl? Kas tai yra, kodėl jis atsiranda ir ar gali būti destruktyvus? Mes pažvelgsime į šiuos klausimus.
Šiek tiek fizikos
Jis taip pat sukūrė teoriją, pagal kurią bet kurie du objektai patiria abipusė stiprybė patrauklumas. Erdvės ir visos Visatos mastu šis reiškinys pasireiškia labai aiškiai. Dauguma ryškus pavyzdys- tai mūsų planeta ir Mėnulis, kuris gravitacijos dėka sukasi aplink Žemę. Mes matome gravitacijos pasireiškimą Kasdienybė, mes tiesiog pripratome ir visiškai nekreipiame į tai dėmesio. Tai yra vadinamasis Būtent dėl to mes nekylame ore, o ramiai vaikštome žeme. Tai taip pat padeda neleisti mūsų atmosferai palaipsniui ištrūkti į erdvę. Mums tai paprastai yra 1 G, bet kokia gravitacijos jėga kitose planetose?
Marsas
Marsas savo fizinėmis savybėmis labiausiai panašus į mūsų planetą. Žinoma, ten gyventi yra problematiška dėl oro ir vandens trūkumo, tačiau jis yra vadinamojoje gyvenamojoje zonoje. Tiesa, labai sąlyginis. Jame nėra baisaus karščio kaip Veneroje, šimtamečių audrų kaip Jupiteryje ir visiško šalčio kaip Titane. Ir mokslininkai paskutiniais dešimtmečiais visi vis dar bando sugalvoti būdus, kaip jį teraformuoti, sukurti tinkamas sąlygas gyventi be skafandrų. Tačiau koks yra gravitacijos reiškinys Marse. Jis yra 0,38 g atstumu nuo Žemės, o tai yra maždaug perpus mažiau? Tai reiškia, kad raudonojoje planetoje galite šokti ir šokti daug aukščiau nei Žemėje, o visi svoriai taip pat svers daug mažiau. Ir to visiškai pakanka, kad būtų išlaikyta ne tik dabartinė, „trapi“ ir skysta atmosfera, bet ir daug tankesnė.
Tiesa, apie teraformaciją kalbėti dar anksti, nes pirmiausia reikia bent tiesiog ant jos nusileisti ir nustatyti nuolatinius bei patikimus skrydžius. Tačiau vis dėlto gravitacija Marse yra gana tinkama būsimiems naujakuriams.
Venera
Kita arčiausiai mūsų esanti planeta (be Mėnulio) yra Venera. Tai pasaulis su siaubingomis sąlygomis ir neįtikėtina tankią atmosferą, į kurią ilgą laiką niekas negalėjo pažvelgti. Jo buvimą, beje, atrado ne kas kitas, o Michailas Lomonosovas.
Atmosfera yra priežastis šiltnamio efektas ir bauginantis Vidutinė temperatūra ant paviršiaus 467 laipsnių Celsijaus! Sieros rūgšties krituliai nuolat patenka į planetą ir verda skysto alavo ežerai. Tokia nesvetinga gravitacija yra 0,904 G atstumu nuo žemės, o tai yra beveik identiška.
Jis taip pat yra kandidatas į reljefo formavimą, o Sovietų Sąjunga pirmą kartą pasiekė savo paviršių. tyrimų stotis 1970 metų rugpjūčio 17 d.
Jupiteris
Dar viena Saulės sistemos planeta. O tiksliau, dujų milžinas, susidedantis daugiausia iš vandenilio, kuris dėl didžiulio slėgio tampa skystas arčiau paviršiaus. Skaičiavimais, beje, visai gali būti, kad vieną dieną jis įsiliepsnos savo gelmėse ir turėsime dvi saules. Bet jei taip atsitiks, tai, švelniai tariant, tai įvyks negreitai, todėl nerimauti neverta. Jupiterio gravitacija Žemės atžvilgiu yra 2,535 g.
Mėnulis
Kaip jau minėta, vienintelis objektas Mūsų sistema (išskyrus Žemę), kurioje buvo žmonės, yra Mėnulis. Tiesa, vis dar vyksta diskusijos, ar tie nusileidimai buvo realybė, ar apgaulė. Tačiau dėl jos maža masė gravitacija paviršiuje yra tik 0,165 g Žemės.
Gravitacijos įtaka gyviems organizmams
Gravitacijos jėga taip pat turi įvairios įtakos ant gyvų būtybių. Paprasčiau tariant, kada kiti atsidarys tinkami gyventi pasauliai, pamatysime, kad jų gyventojai labai skiriasi vienas nuo kito, priklausomai nuo jų planetų masės. Pavyzdžiui, jei Mėnulis būtų apgyvendintas, jame gyventų labai aukšti ir trapūs padarai, ir atvirkščiai, planetoje, turinčioje Jupiterio masę, gyventojai būtų labai žemi, stiprūs ir masyvūs. Priešingu atveju tokiomis sąlygomis tiesiog negalėsite išgyventi su silpnomis galūnėmis, kad ir kaip stengtumėtės.
Sužais gravitacijos jėga svarbus vaidmuo ir per būsimą to paties Marso kolonizaciją. Pagal biologijos dėsnius, jei kažko nenaudoji, tai palaipsniui atrofuojasi. Astronautai iš TKS Žemėje pasitinka su kėdėmis ant ratų, nes nesvarumo sąlygomis jų raumenys naudojami labai mažai, o net reguliarios jėgos treniruotės nepadeda. Taigi kitų planetų kolonistų palikuonys bus bent jau aukštesni ir fiziškai silpnesni už savo protėvius.
Taigi mes išsiaiškinome, kokia gravitacija yra kitose planetose.
