A planety szaleją! Ależ to wszystko pędzi — zobacz na filmiku
Siedzisz wygodnie na fotelu, czytając teraz tę stronę, zastanawiasz się, czy nie powinieneś się trochę ruszyć z miejsca. Spokojnie, i tak przemierzasz przestrzeń kosmiczną z wprost obłędną prędkością.
Planetolog James O’Donoghue z Japońskiej Agencji Kosmicznej (JAXA) opublikował ostatnio dwie bardzo ciekawe animacje, które przedstawiają, jak szybko planety poruszają się wokół Słońca. Generalnie, im bliżej Słońca znajduje się planeta, tym szybciej musi się poruszać, aby utrzymać się na swojej orbicie. Ziemia okrąża Słońce z prędkością niemal 30 km/s. Sami zresztą możecie to zobaczyć poniżej.
Zatrzymajmy się chwilę przy tej Ziemi i przypomnijmy sobie matematykę ze szkoły podstawowej.
Skoro Ziemia przemieszcza się 30 km w czasie każdej sekundy to:
1 sekunda = 30 km
1 godzina (3600 s) = 30 x 3600 = 108 000 km
1 dzień (24 h) = 24 x 108 000 = 2 592 000 km
1 rok (365,25 dni) = 365,25 x 2 592 000 km = 946 728 000 km
Okazuje się, że w ciągu roku Ziemia przemierza wokół Słońca niemal dokładnie miliard kilometrów. Czy to w ogóle możliwe? Sprawdźmy.
Średnia odległość Ziemi od Słońca to około 150 000 000 km. Zakładając, że orbita Ziemi jest idealnym okręgiem (w rzeczywistości jest elipsą), to promień tego okręgu to 150 000 000 km.
Z matematyki wiemy, że obwód okręgu liczymy, mnożąc jego promień przez 2 i liczbę pi.
Obwód orbity Ziemi to zatem 2 x pi x 150 000 000 = 942 477 796 km.
Wszystko się zatem zgadza: Ziemia faktycznie, aby okrążyć Słońce (będąc w odległości 150 mln km od niego) w ciągu 365,25 dni (to 0,25 to rozdzielony po równo na cztery dzień 29 lutego występujący co 4 lata) musi gonić na złamanie karku z prędkością blisko 30 km/s. Nikt już zatem Ci nigdy nie wmówi, że siedzisz w miejscu i nic nie robisz. Jeżeli ktoś tak myśli, to ewidentnie przyjął po prostu zbyt mały układ odniesienia. I już.
Spójrzmy zatem na prędkości innych planet wokół Słońca.
Najbliżej Słońca znajduje się Merkury. Ta niewielka, sucha, gorąca, skalista planeta mknie wokół Słońca z prędkością aż 47,4 km/s. Ostatnia skalista planeta - Mars - osiąga prędkość niemal dwa razy mniejszą od Merkurego i przemieszcza się z prędkością 24 km/s. Jowisz - największa planeta Układu Słonecznego i jednocześnie najbliższy Słońcu gazowy olbrzym spaceruje z prędkością 13 km/s, a ostatni gazowy olbrzym, czyli Neptun wlecze się po swojej orbicie sześć razy wolniej niż Ziemia i osiąga prędkość zaledwie 5,4 km/s.
Warto tutaj zauważyć, że planety znajdujące się blisko Słońca, nie dość, że poruszają się szybciej, to aby wykonać pełne okrążenie wokół Słońca, muszą pokonać mniejszą odległość. Merkury ma do pokonania 364 mln km, Wenus - 678 mln km, Ziemia - już wiemy, Jowisz - 4,888 mld km, a ostatni Neptun - 28,3 mld km.
W efekcie oba czynniki sprawiają, że czas wykonania pełnego okrążenia wokół Słońca w Układzie Słonecznym znacząco różni się między Merkurym a Neptunem. Zresztą sami zobaczcie:
Merkury - 88 dni
Wenus - 225 dni
Ziemia - 365 dni
Mars - 687 dni
Jowisz - 12 lat
Saturn - 29,5 roku
Uran - 84 lata
Neptun - 165 lat
Pluton - 248 lat
To nie tylko planety i Słońce
Grawitacja działa tak samo na wszystkie obiekty posiadające masę. To samo na przykład dotyczy satelitów krążących wokół Ziemi.
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna krąży wokół Ziemi na wysokości 400 km nad powierzchnią Ziemi. Aby utrzymać się na orbicie, musi utrzymywać prędkość 7,66 km/s. W efekcie pełne okrążenie Ziemi zajmuje stacji od 90 do 93 minut. To z kolei oznacza, że astronauci widzą piętnaście wschodów i zachodów Słońca.
Im dalej jednak obiekt znajduje się od ciała centralnego (w tym wypadku Ziemi), tym mniejszą musi mieć prędkość. W ten właśnie sposób astronomowie ustalili, na jakiej wysokości musi znajdować się satelita, który będzie okrążał Ziemię w tym samym tempie, w którym Ziemia obraca się wokół własnej osi. To tak zwana orbita geostacjonarna.
Jeżeli umieści się satelitę w odległości 35 786 km od powierzchni Ziemi, to będzie się ona poruszała z prędkością 3,08 km/s. Tak się składa, że w tej odległości i z tą prędkością satelita wykonuje pełne okrążenie wokół Ziemi w ciągu 23 godzin 56 minut i 4 sekund. Tym samym satelita znajduje się bezustannie stale nad tym samym miejscem nad powierzchnią Ziemi. To właśnie dlatego tam umieszcza się satelity telekomunikacyjne czy meteorologiczne.
