Просмотр кода страницы Космическая скорость

[[Файл:Newton_Cannon.svg|справа|мини|220x220пкс|Анализ первой и второй космической скорости по [[Исаак Ньютон|Исааку Ньютону]]. Снаряды A и B падают на Землю. Снаряд C выходит на круговую орбиту, D — на эллиптическую. Снаряд E улетает в открытый космос.]]
'''Косми́ческие ско́рости''' ([[первая космическая скорость|первая {{math|''v''<sub>1</sub>}}]], [[вторая космическая скорость|вторая {{math|''v''<sub>2</sub>}}]], [[третья космическая скорость|третья {{math|''v''<sub>3</sub>}}]] и [[четвёртая космическая скорость|четвёртая {{math|''v''<sub>4</sub>}}]]<ref>Засов А. В., [[Сурдин, Владимир Георгиевич|Сурдин В. Г.]] [http://www.astronet.ru/db/msg/1177964 Космические скорости.] {{Wayback|url=http://www.astronet.ru/db/msg/1177964 |date=20130615183345 }}</ref>) — характерные критические скорости движения космических объектов в [[Гравитационное поле|гравитационных полях]] небесных тел и их систем. Космические скорости используются для характеристики типа движения космического аппарата в сфере действия небесных тел: [[Солнце|Солнца]], [[Земля|Земли]] и [[Луна|Луны]], других [[Планета|планет]] и их естественных [[Спутник (космос)|спутников]], а также [[астероид]]ов и [[Комета|комет]].

По определению, космическая скорость — это минимальная начальная скорость, которую необходимо придать объекту (например, [[Космический аппарат|космическому аппарату]], далее КА) на поверхности [[небесное тело|небесного тела]] в отсутствие [[Атмосфера|атмосферы]], чтобы:
* [[Первая космическая скорость|{{math|''v''<sub>1</sub>}}]] — объект стал искусственным спутником центрального тела, то есть стал вращаться по [[круговая орбита|круговой орбите]] вокруг него на нулевой или пренебрежимо малой высоте относительно поверхности;
* [[вторая космическая скорость|{{math|''v''<sub>2</sub>}}]] — объект преодолел [[Гравитация|гравитационное притяжение]] центрального тела и начал двигаться по параболической орбите, получив тем самым возможность удалиться на бесконечно большое расстояние от него;
* [[третья космическая скорость|{{math|''v''<sub>3</sub>}}]] — объект покинул [[планетная система|планетную систему]], преодолев притяжение планеты и [[звезда|звезды]];
* [[четвёртая космическая скорость|{{math|''v''<sub>4</sub>}}]] — объект покинул [[галактика|галактику]].

Космические скорости могут быть рассчитаны для любого удаления от центра Земли. Однако в космонавтике часто используются величины, рассчитанные конкретно для поверхности шаровой однородной модели Земли радиусом 6371 км.

== Первая космическая скорость ==
{{main|Первая космическая скорость}}

Квадрат круговой (первой космической) скорости с точностью до знака равен [[ньютоновский потенциал|ньютоновскому потенциалу]] {{math|Φ}} на поверхности небесного тела (при выборе нулевого потенциала на бесконечности):

: <math>v_1^2=-\Phi=\frac{GM}{R},</math>

где {{math|''M''}} — масса небесного тела, {{math|''R''}} — его радиус, {{math|''G''}} — [[гравитационная постоянная]].

Если скорость КА или другого объекта в момент вывода на орбиту превышает круговую, его орбитой будет [[Эллиптическая орбита|эллипс]] с фокусом в центре притяжения.

== Вторая космическая скорость ==
{{main|Вторая космическая скорость}}
Между первой и второй космическими скоростями в нерелятивистском случае существует простое соотношение:

: <math>v_2=\sqrt{2} \cdot v_1.</math>

Квадрат скорости убегания (второй космической скорости) равен удвоенному ньютоновскому потенциалу на поверхности тела, взятому с обратным знаком:

: <math>v_2^2= -2\Phi= 2\frac{GM}{R}.</math>

Вторая космическая скорость (параболическая скорость, скорость убегания) обычно определяется в предположении отсутствия каких-либо других небесных тел. Например, для Луны скорость убегания равна {{nobr|2,4 км/с}}, несмотря на то, что в действительности для удаления тела на бесконечность с поверхности Луны необходимо преодолеть притяжение Земли, Солнца и Галактики.

=== Первая и вторая космические скорости для различных небесных тел ===
{|class="standard sortable" cellpadding="1" style="text-align:center;"
! Небесное тело || Масса (по отношению к массе Земли)<ref>{{cite web|author=Dr. David R. Williams|title=Planetary Fact Sheet - Ratio to Earth Values|url=https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/planet_table_ratio.html|publisher=NASA|accessdate=2017-11-16|language=en|archive-date=2018-05-11|archive-url=https://web.archive.org/web/20180511141106/https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/planet_table_ratio.html|deadlink=no}}</ref> || ''{{math|v}}''<sub>1</sub>, км/с<ref>{{cite web|title=Первая космическая скорость, онлайн расчет|url=https://www.calc.ru/pervaya-kosmicheskaya-skorost-kalkulyator.html|publisher=Калькулятор – справочный портал|accessdate=2019-07-26|archive-date=2019-05-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20190513032440/https://www.calc.ru/pervaya-kosmicheskaya-skorost-kalkulyator.html|deadlink=no}}</ref> || ''{{math|v}}''<sub>2</sub>, км/с<ref>{{cite web|author=Dr. David R. Williams|title=Planetary Fact Sheet - Metric|url=https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet|publisher=NASA|accessdate=2017-11-16|language=en|archive-date=2011-08-20|archive-url=https://www.webcitation.org/615UV8aio?url=https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet|deadlink=no}}</ref>
|-
| [[Энцелад]] || 1,8×10<sup>−5</sup><ref>{{статья
|заглавие=The Gravity Field of the Saturnian System from Satellite Observations and Spacecraft Tracking Data
|ссылка=https://archive.org/details/sim_astronomical-journal_2006-12_132_6/page/2520
|том=132
|страницы=2520—2526
|doi=10.1086/508812
|язык=en
|тип=journal
|автор=Jacobson, R. A.; Antreasian, P. G.; Bordi, J. J.; Criddle, K. E. et al.
|месяц=12
|год=2006
|издание=[[The Astronomical Journal]]
|издательство=IOP Publishing}}</ref> || 0,169 || 0,239<ref name=v2calc />
|-
| [[Церера]] || 1,57×10<sup>−4</sup><ref>{{статья|заглавие=Near-Infrared Mapping and Physical Properties of the Dwarf-Planet Ceres|том=478|номер=1|страницы=235—244|ссылка=https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2008/04/aa8166-07/aa8166-07.html|doi=10.1051/0004-6361:20078166|язык=en|тип=journal|автор=Carry, Benoit; et al.|месяц=01|год=2008|издание=[[Astronomy and Astrophysics]]|издательство=EDP Sciences|archivedate=2020-08-10|archiveurl=https://web.archive.org/web/20200810054955/https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2008/04/aa8166-07/aa8166-07.html}}</ref> || 0,37 || 0,52<ref name=v2calc />
|-
| [[Луна]] || 0,0123 || 1,678 || 2,4
|-
| [[Меркурий]]|| 0,0553 || 3,005 || 4,3
|-
| [[Венера]] || 0,815 || 7,325 || 10,4
|-
| [[Земля]] || 1 || 7,91 || 11,2
|-
| [[Марс]] || 0,107 || 3,546 || 5,0
|-
| [[Юпитер]] || 317,8 || 42,58 || 59,5
|-
| [[Сатурн]] || 95,2 || 25,535 || 35,5
|-
| [[Уран (планета)|Уран]] || 14,54 || 15,121 || 21,3
|-
| [[Нептун]] || 17,1 || 16,666 || 23,5
|-
| [[Солнце]] || 332 940 || 437,047 || 618,1<ref name=v2calc />
|-
| [[Белый карлик]] [[Сириус B]] || 338 933 || 4 800 || 6 800<ref name=v2calc>{{cite web|title=Вторая космическая скорость, онлайн расчет|url=https://www.calc.ru/vtoraya-kosmicheskaya-skorost-kalkulyator.html|publisher=Калькулятор – справочный портал|accessdate=2019-07-28|archive-date=2019-05-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20190513032449/https://www.calc.ru/vtoraya-kosmicheskaya-skorost-kalkulyator.html|deadlink=no}}</ref>
|-
| [[Нейтронная звезда]] [[PSR J0348+0432]] || ок. 670 000 || 143 000 ± 10 000<ref name="NS_err">Строго говоря, при расчёте должны учитываться релятивистские поправки, однако гораздо большую неточность вносит имеющая место на сегодняшний день неопределённость значения радиуса нейтронной звезды</ref> || ~ 200 000<ref name="NS_err" /><ref name=v2calc />
|-
|}
<!-- Нужно добавить всяких мелких планетоидов типа спутников Юпитера
Что для них является 2-й космической скоростью, также и для Луны?
Каков физический смысл глагола «преодолеть» в определениях космических скоростей-->

== Третья космическая скорость ==
{{main|Третья космическая скорость}}
КА, начальная скорость которого не меньше третьей космической скорости, в состоянии преодолеть притяжение Солнца и навсегда покинуть пределы [[Солнечная система|Солнечной системы]].

== Четвёртая космическая скорость ==
{{main|Четвёртая космическая скорость}}
Четвёртая космическая скорость — минимально необходимая скорость тела, позволяющая преодолеть притяжение [[Галактика|галактики]] в данной точке. Четвёртая космическая скорость используется довольно редко. Ни один искусственный объект пока не развивал такой скорости.
<!--
Ещё реже в некоторых источниках встречается понятие «пятая космическая скорость». Это скорость, позволяющая добраться до иной планеты звездной системы вне зависимости от разности плоскостей эклиптики планет. Например, для Солнечной системы и, конкретно, для Земли, чтобы орбита межпланетного перелета была перпендикулярной к земной орбите, нужна скорость запуска 43,6 километра в секунду<ref>[http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/shibanov/zaboty/01.html Анатолий Шибанов. Заботы космического архитектора]</ref>.-->

== См. также ==
* [[Космический аппарат]]
* [[Звездолёт]]
* [[Орбитальная скорость]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{публикация|книга|автор=Ширмин Г. И.|заглавие=Космические скорости|ссылка=http://bre.mkrf.ru/physics/text/2101472|год=2016|книга=Большая российская энциклопедия. Электронная версия}}
* {{публикация|книга|автор=Ю. А. Рябов|заглавие=Космические скорости|ссылка=bse.sci-lib.com/article065144.html|книга=[[Большая советская энциклопедия|Большая Советская Энциклопедия (БСЭ)]]}}
* {{публикация|книга|заглавие=Космические скорости|ответственный=Гл. ред. А. М. Прохоров|место=Москва|издательство=Советская энциклопедия|год=1988|книга=Физическая энциклопедия. В 5-ти томах}}

{{Небесная механика}}

[[Категория:Небесная механика]]
[[Категория:Астродинамика]]
[[Категория:Космические скорости]]

{{спам-ссылки|1=
* bse.sci-lib.com/article065144.html
}}