Question

Яким має бути період обертання Землі навколо своєї осі, щоб тіла на екваторі стали невагомими?

Answer 1

Ускорение свободного падения на экваторе  g=9.81м/с^2.
Для невесомости на экваторе угловая скорость вращения Земли должна быть получена из выражения omega^2*R=g, отсюда omega=sqrt(g/R)=sqrt(9.81/6370000)=1.24e-003c-1.
Период же T определится из выражения угловой скорости T=2*pi/omega=2*3.14159/1.24e-003=5067c - почти 85 минут.
Кстати, сравните с периодом низкоорбитальных спутников.

Answer 2

Період обертання Землі навколо своєї осі або так званий земний день становить приблизно 24 години. Проте, період обертання сам по собі не має впливу на вагу тіл на екваторі Землі.

Вага тіла визначається силою притягання, яка залежить від маси тіла та відстані до центру Землі. На екваторі відстань до центру Землі менша, ніж на полюсах, оскільки Земля має форму еліпсоїда. Це означає, що сила притягання на екваторі є трохи меншою, ніж на полюсах.

Щоб тіла на екваторі стали невагомими, необхідно, щоб сила притягання була нульовою. Це можливо лише в умовах нульового гравітаційного поля або у просторі, віддаленому від будь-якого небесного тіла.

В реальності, на Землі вага тіл на екваторі не стає нульовою. Проте, існує спеціальний вид обертання Землі, який називається геостаціонарним. У геостаціонарному обертанні період обертання Землі дорівнює 24 годинам, але рух відбувається так, що точка на поверхні Землі, яка знаходиться на екваторі, лишається в постійному положенні над заданою точкою у космосі.

Ця особливість геостаціонарного обертання використовується в супутниках, які перебувають на орбіті й знаходяться над певною точкою на земній поверхні протягом усього періоду обертання Землі. Оскільки вони рухаються разом з Землею, сила притягання на них діє в стабільному напрямку, і тому вони можуть знаходитися на сталому місці над даною точкою. Такі супутники використовуються для комунікації, телевізійного мовлення, навігації та інших цілей.

Отже, період обертання Землі навколо своєї осі не може зробити тіла на екваторі невагомими, однак існує спеціальне обертання - геостаціонарне, яке використовується для забезпечення сталої позиції об'єктів у космічній обсерваторії.