Question

Какую скорость относительно Земли и в каком направлении должен развить космический аппарат, чтобы упасть на Солнце? Ответ выразить в км/с и ОБОСНОВАТЬ.

Answer 1

Ответ: Относительно Земли скорость аппарата должна быть не менее 11,2 км/с, и должна быть направлена в сторону противоположную движения Земли по орбите.

Объяснение:  Во-первых, чтобы упасть на Солнце, космический аппарат относительно Солнца должен иметь скорость, меньше скорости движения Земли по орбите, т.е. меньше 29,783 км/с. Скорость может быть и немного меньше, буквально на 2 - 3%, и это приведет к неизбежному падению на Солнце, только падение в этом случае будет происходить достаточно долго, потому, что падение будет проходить по постепенно закручивающейся спирали.

Во- вторых, космический аппарат относительно Земли должен иметь скорость, которая позволит преодолеть земное тяготение.  Эта скорость – вторая космическая для Земли и равна 11,2 км/с.

Теперь становится ясно, что, чтобы упасть на Солнце, космический аппарата должен развить скорость не менее 11, 2 км/с относительно Земли и полет должен быть направлен в сторону противоположную направлению движения Земли по орбите. В этом случае скорость аппарата относительно Солнца станет не более 29,783 – 11,2 = 18,583 км/с. Это приведет к падению аппарата на Солнце быстрее, чем в первом рассмотренном случае.  Но падение будет проходить опять же по закручивающейся спирали.

Answer 2

Чтобы космический аппарат упал на Солнце, ему необходимо изменить свою орбиту таким образом, чтобы приблизиться к Солнцу. Это означает, что ему нужно снизить свою скорость относительно Земли, чтобы оказаться под влиянием гравитации Солнца и начать падение к нему.

Для понимания, почему это так, давайте вспомним законы движения планет и космических объектов в солнечной системе, в частности, закон всемирного тяготения Ньютона. Этот закон гласит, что объекты притягиваются друг к другу силой, пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Орбитальная скорость космического объекта зависит от его массы, массы объекта, вокруг которого он вращается (например, Земли), и радиуса его орбиты. Чтобы уйти от Земли и приблизиться к Солнцу, космическому аппарату нужно снизить свою орбитальную скорость, поскольку скорость непосредственно связана с энергией орбиты.

Внутри земной орбиты космический аппарат может использовать ракетные двигатели для торможения. Изменение орбиты происходит путем замедления его скорости в определенном направлении. Это направление будет противоположно направлению его орбиты вокруг Земли.

Критическим моментом является периодическое торможение аппарата в точках его орбиты, чтобы постепенно снижать энергию орбиты и, таким образом, позволить ему приблизиться к Солнцу. С учетом различных параметров и условий, конечно, точные значения будут зависеть от конкретной миссии и конструкции космического аппарата.