¿Está la órbita en caída libre en ángulo y falta la superficie de la Tierra?

No, pero eso está cerca.

Orbitar es simplemente deslizarse en una tangente a la superficie exactamente a la misma velocidad que estás cayendo.

Sir Isaac Newton probablemente nunca fue golpeado en la cabeza con una Apple, pero era un tipo bastante inteligente. Hace trescientos años, entendió la gravedad y la inercia y propuso este experimento mental: digamos que subes a la cima del Monte Everest con un cañón nuevo y brillante. Después de negociar la punta con tu sherpa, disparas el cañón plano y nivelado hacia el horizonte. ¿Lo que sucederá?

Nada, verdad? Usted dispara la pelota, se cae y golpea a un alpinista en la cabeza, se llaman abogados, lo habitual. Pero si empacas más polvo en el cañón, puedes disparar más la bola. Dispara lo suficientemente lejos, y puedes golpear el campamento base. Cuanto más rápido salga la bola del cañón, más lejos irá, hasta que, finalmente, la curvatura de la tierra comience a arrastrar el suelo debajo de la bola de cañón que cae.

¿Qué pasa si cambiaste tus frijoles mágicos por pólvora elfin que te permite disparar el cañón tan fuerte como quieras y enviar tu proyectil volando sin ninguna resistencia del aire? Eventualmente, volaría tan lejos que el suelo se llevaría perpetuamente y la pelota rodearía el globo para siempre. Esto es lo que llamamos una órbita, y en realidad podemos hacerlo en el espacio donde el aire es tan delgado que lleva meses, años o siglos reducir la velocidad de nuestras balas de cañón, por ejemplo, satélites.

La ISS está cayendo hacia la tierra todo el tiempo, y para evitar golpearse en Disneyland, se ha establecido en línea recta a 17,500 millas por hora. Si la tierra no estuviera aquí, volaría en línea recta a esa velocidad para siempre (ignorando algunas docenas de detalles que no son relevantes aquí). Pero la Tierra está aquí tirando de ella, y a 17,500 millas por hora, la ISS está volando en línea recta exactamente al mismo ritmo que está cayendo hacia la tierra. Caída libre. Sin peso, pero aún con mucha masa (la masa oficial de la EEI es de 3.217 toneladas de basura).

ciencia planetariaFísicaMecánica orbitalTierra

¿Podríamos sobrevivir si la Tierra fuera más pequeña pero en el mismo lugar?

¿Cómo sería el futuro si todos en el planeta decidieran cooperar entre sí, donde los países ya no sintieran la necesidad de armarse, y si la humanidad invirtiera sus energías y recursos en ciencia, medicina y educación?

¿Cuál sería la temperatura de Venus si su atmósfera fuera igual o similar a la de la Tierra?

¿Cómo podemos detener la rotación de la Tierra sobre su eje?

¿Por qué hay un problema para obtener recursos en la Tierra, cuando podemos obtener muchos más recursos a través de los asteroides y la luna?

¿Podríamos vivir en un planeta habitable alrededor de una enana marrón? ¿Qué fusionan?

Sí , aunque también debe perderse la atmósfera, de lo contrario, la órbita se desintegrará y se estrellará contra la Tierra (a menos que dispare cohetes para reemplazar la energía perdida).

Sin embargo, esta definición también incluye “órbitas” degeneradas que no se cierran en elipses: siguen una trayectoria parabólica o hiperbólica (y se mueven más rápido que la velocidad de escape del sistema).

Las personas a menudo piensan erróneamente que la gravedad “chupa” las cosas juntas. ¡Lejos de ahi! Requiere interferencia de alguna otra fuerza, típicamente electromagnetismo en forma de colisiones o arrastre, para redistribuir la energía permitiendo que la gravedad haga que los objetos se unan.

Sin interferencia, la gravedad simplemente causa órbitas. Esa es una razón por la cual Dark Matter (afectado por la gravedad pero no por el electromagnetismo) no se une en cuerpos masivos como estrellas o planetas.

C Stuart Hardwick

¡Sí! Tienes toda la razón. De hecho, aquí hay una imagen del libro de Isaac Newton sobre la gravedad, Principia Mathematica, vol. 3 “El Sistema del Mundo”:

En esta imagen, Izzy (esto fue antes de que fuera nombrado caballero Sir Isaac) muestra lo que sucede si disparas una bala de cañón desde la cima de una montaña. Al principio, simplemente cae al suelo; sin embargo, si pudieras disparar lo suficientemente fuerte, ¡daría la vuelta al mundo y te golpearía en la parte posterior de la cabeza!

Entonces sí, tiene toda la razón: un objeto en órbita está cayendo hacia la Tierra, pero debido a su velocidad, sigue perdiéndose.

Por cierto, este es un gran ejemplo de un “Experimento de pensamiento”. Einstein desarrolló sus Teorías de la relatividad utilizando experimentos “Gedanken”, lo que significa experimento mental en alemán. Puede llamarlo un experimento “Qué pasa si”, si lo desea.

C Stuart Hardwick

No creo que sea correcto llamarlo ‘caída libre’ porque eso implica alguna forma de trayectoria hacia otro objeto (incluso si se supone que ‘falla’).

La órbita es simplemente un objeto que va con una velocidad fija en línea recta, mientras que la gravedad de una masa cercana lo empuja continuamente hacia los lados. Por lo tanto, se logra el movimiento orbital.

Es análogo a conducir por una autopista recta cuando una ráfaga masiva de viento te envía de lado. En lo que a usted respecta, todo lo que quiere hacer es ir en línea recta, pero el viento tiene otras ideas. Lo mismo ocurre con un objeto que pasa por alto un gran cuerpo astronómico. Quiere ir en línea recta, pero la gravedad tiene otras ideas.

Entonces, la órbita es solo un objeto en movimiento que es arrastrado por la gravedad, de tal manera que la gravedad nunca atrae al objeto contra el otro cuerpo.

Steve Akon

Lo único que se puede agregar a esta cadena es que este requisito para una velocidad lateral (muy) grande es la razón por la cual el cohete lanza una curva hacia el horizonte. Es bastante fácil llegar a altitudes orbitales (más de 100 km), pero es muy difícil ir lo suficientemente rápido hacia los lados para obtener el equilibrio entre caer y tener la curva del suelo a la misma velocidad. La mayor parte de la energía de lanzamiento se destina a la energía cinética lateral (mv ^ 2) / 2 en lugar de a la energía altitudinal potencial mgh. Observe el factor v ^ 2 : ¡por eso los cohetes tienen que ser tan grandes, porque se necesita cuatro veces más energía (combustible) para ir el doble de rápido!

C Stuart Hardwick

Esa es una excelente manera de decirlo. Básicamente, un objeto en órbita está constantemente cayendo libremente hacia la Tierra, pero su velocidad de avance es suficiente para que la curvatura de la Tierra caiga a un ritmo igual, por lo que su altitud se mantiene igual a pesar de que está cayendo … por lo que simplemente sigue cayendo y cayendo, pero no No pierdas altitud.

David Adler

En realidad no: orbitar alrededor de la Tierra implica una caída libre hacia el centro de la Tierra. La caída libre se combina con la velocidad “lateral” del satélite (a 90 grados de la fuerza de gravedad para una órbita circular) para dar la órbita del satélite.

El satélite se mueve en ángulo (no hacia abajo), pero la gravedad siempre actúa hacia abajo (hacia el centro o la Tierra).

Por cierto, creo que la “caída libre” en el contexto de los satélites en órbita puede ser confusa para muchas personas. En el lenguaje cotidiano, caer generalmente significa acercarse a la superficie de la Tierra. Eso no sucede si algo está en órbita. “Caída libre” aquí es un término técnico. Significa moverse libremente bajo la influencia de la gravedad y ninguna otra fuerza.

David Adler

Sí, eso es exactamente. Si lo hace demasiado bajo, disminuye la velocidad debido a la fricción del aire, pero si está lo suficientemente alto, puede ignorar la fricción del aire. La aceleración debida a la gravedad disminuye a medida que te alejas, pero para cualquier distancia dada, hay una velocidad a la que puedes ir de lado que te hace ir de lado, pero también estás cayendo y la caída coincide con la curvatura de la cosa que están en órbita

La Luna está cayendo a la Tierra en ángulo y, afortunadamente, nos extraña y seguirá extrañándonos.

C Stuart Hardwick

More Interesting

Si pudiéramos embotellar nuestro exceso de carbono y liberarlo en Marte, ¿eso aceleraría la terraformación?

¿Cómo llegó la gente al Polo Norte? La última vez que revisé, la Tierra era plana.

Si pudiera transportarme a la superficie de otro planeta que tenía tres veces la masa de la Tierra, ¿el tiempo se movería más lento para mí?

¿Por qué no es más fácil terminar el debate sobre la tierra plana con la prueba de que hay una sobreabundancia por decir lo menos?

¿Cuáles son esos signos frente a cada nombre de planeta en la tabla a continuación?

¿Por qué las trayectorias de los proyectiles son parábolas, pero las órbitas de los planetas son elipses, cuando ambas se rigen por la ley de Newton de la gravitación universal?

¿En qué lunas del sistema solar podría aterrizar una misión espacial tripulada?

¿Qué problemas podrían surgir en la Tierra si Júpiter se convirtiera en una pequeña estrella?

¿Por qué algunos científicos piensan que Venus es una mejor opción para la exploración humana que Marte? ¿Venus no está abrasador?