Jakýkoli předmět, který je vyhozen, dříve nebo později skončí na zemském povrchu, ať už je to kámen, kus papíru nebo obyčejné pírko. Do vesmíru přitom před půlstoletím odstartovala družice, vesmírná stanice nebo Měsíc dál rotují na svých drahách, jako by na ně vůbec nepůsobila gravitační síla naší planety. Proč se tohle děje? Proč Měsíc nehrozí pádem k Zemi a Země se nepohybuje směrem ke Slunci? Nejsou ovlivněny gravitací?
Ze školního kurzu fyziky víme, že univerzální gravitace ovlivňuje každé hmotné tělo. Pak by bylo logické předpokládat, že existuje určitá síla, která neutralizuje účinek gravitace. Tato síla se nazývá odstředivá. Jeho působení je dobře cítit tak, že na jeden konec nitě přivážete malou zátěž a roztočíte ji po obvodu. V tomto případě platí, že čím vyšší je rychlost otáčení, tím silnější je napětí nitě ačím pomaleji náklad otáčíme, tím je pravděpodobnější, že spadne.
Jsme tedy velmi blízko pojmu „kosmická rychlost“. V kostce to lze popsat jako rychlost, která umožňuje jakémukoli objektu překonat gravitaci nebeského tělesa. Planeta, její satelit, sluneční soustava nebo jiný systém mohou fungovat jako nebeské těleso. Každý objekt, který se pohybuje na oběžné dráze, má prostorovou rychlost. Mimochodem, velikost a tvar oběžné dráhy vesmírného objektu závisí na velikosti a směru rychlosti, kterou tento objekt obdržel v době, kdy byly vypnuty motory, a na výšce, ve které k této události došlo.
Vesmírná rychlost je čtyř druhů. Nejmenší z nich je první. To je nejnižší rychlost, kterou musí mít kosmická loď, aby se dostala na kruhovou dráhu. Jeho hodnotu lze určit podle následujícího vzorce:
V1=õ/r, kde
µ - geocentrická gravitační konstanta (µ=39860310(9) m3/s2);
r je vzdálenost od bodu startu do středu Země.
Vzhledem k tomu, že tvar naší planety není dokonalá koule (na pólech je poněkud zploštělá), vzdálenost od středu k povrchu je největší na rovníku - 6378.1 • 10(3) m, a nejméně na pólech - 6356,8 • 10(3) m. Pokud vezmeme průměrnou hodnotu - 6371 • 10(3) m, pak dostaneme V1 rovnou 7,91 km/s.
Čím více kosmická rychlost překročí tuto hodnotu, tím více se oběžná dráha prodlouží a bude se vzdalovat od Země pro všechnyvětší vzdálenost. V určitém okamžiku se tato dráha zlomí, získá podobu paraboly a kosmická loď se vydá surfovat po vesmíru. Aby loď mohla opustit planetu, musí mít druhou vesmírnou rychlost. Lze jej vypočítat pomocí vzorce V2=√2µ/r. Pro naši planetu je tato hodnota 11,2 km/s.
Astronomové již dlouho určili, čemu se rovná kosmická rychlost, první i druhá, pro každou planetu našeho nativního systému. Lze je snadno vypočítat pomocí výše uvedených vzorců, pokud nahradíme konstantu µ součinem fM, kde M je hmotnost sledovaného nebeského tělesa a f je gravitační konstanta (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
Třetí kosmická rychlost umožní jakékoli kosmické lodi překonat gravitaci Slunce a opustit původní sluneční soustavu. Pokud to spočítáte vzhledem ke Slunci, dostanete hodnotu 42,1 km/s. A abyste se ze Země dostali na téměř sluneční oběžnou dráhu, budete muset zrychlit na 16,6 km/s.
A konečně čtvrtá kosmická rychlost. S jeho pomocí můžete překonat přitažlivost samotné galaxie. Jeho hodnota se liší v závislosti na souřadnicích galaxie. Pro naši Mléčnou dráhu je tato hodnota přibližně 550 km/s (při výpočtu vzhledem ke Slunci).
