Гравитационное поле Земли оказывает влияние на все объекты на ее поверхности, обуславливая их вес и взаимодействие. Но на какой высоте это воздействие перестает ощущаться? Границы гравитационного поля Земли определены не однозначно и зависят от различных факторов.
Идеальная модель Земли представляет собой сферу однородной плотности, где гравитационное поле убывает с расстоянием. Формула, описывающая гравитационное воздействие, известна как закон всемирного тяготения Ньютона. Согласно этому закону, гравитационная сила пропорциональна массе тела и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Таким образом, границы гравитационного поля Земли расположены на расстоянии, где гравитационная сила становится настолько слабой, что ее эффект на объекты становится незаметным.
Однако, реальная Земля не является абсолютно однородной и сферической, что вносит дополнительные сложности в определение границ гравитационного поля. Неоднородное распределение массы внутри планеты, различные геологические структуры и наличие горных массивов создают неравномерность в гравитационном поле Земли.
Тем не менее, величина гравитационного поля Земли непрерывно убывает с высотой. В соответствии с законом всемирного тяготения, гравитационная сила обратно пропорциональна расстоянию от центра Земли. Поэтому чем дальше от поверхности Земли, тем слабее она ощущается.
Границы гравитационного поля Земли
Граница гравитационного поля Земли официально определена в науке на расстоянии около 6 371 километра от ее центра. Это средний радиус Земли, который принят для расчетов и измерений. Если находиться на высоте менее 6 371 километра, то притяжение Земли будет влиять на объекты и чувствоваться заметно. Однако, на большей высоте, гравитационное влияние Земли снижается, и на высоте более 6 371 километра объекты будут испытывать меньшую силу притяжения.
На орбите Земли, находящейся на высоте около 400 километров от ее поверхности, притяжение Земли практически исчезает и космические аппараты движутся свободно по орбите без необходимости дополнительного приложения силы для поддержания движения. Эта высота называется низкой околоземной орбитой (НОО) и используется для запуска спутников и Международной космической станции.
Высота, км | Влияние гравитационного поля |
---|---|
Ниже 6371 | Ощутимое влияние |
От 6371 до 400 | Уменьшение влияния пропорционально высоте |
400 | Гравитационное влияние исчезает |
Таким образом, границы гравитационного поля Земли зависят от расстояния от ее поверхности. При перемещении на большую высоту гравитационное влияние уменьшается, и на определенной высоте притяжение Земли перестает оказывать заметное влияние на объекты.
Высота, на которой сила притяжения сравняется с центробежной силой
На определенной высоте в атмосфере Земли сила притяжения, действующая на объект, становится равной центробежной силе, вызванной вращением Земли. Это называется границей гравитационного поля планеты.
В закрытой системе только двух тел – Земли и объекта – гравитационное поле существует до бесконечности, хотя его влияние с увеличением расстояния снижается. Однако на практике центробежная сила, вызванная вращением Земли, приводит к тому, что сила притяжения становится недостаточной для удержания объекта на орбите.
Высота, на которой сила притяжения сравняется с центробежной силой, называется границей гравитационного поля планеты. На этой высоте объект может оставаться на орбите вокруг Земли без использования дополнительных тяговых сил.
При этой высоте орбита становится стабильной и круговой, объект движется вокруг Земли постоянно располагаясь на одной и той же высоте. Эта особая высота называется геостационарной орбитой.
Расстояние от земной поверхности до точки, где гравитационное поле становится незначительным
Гравитационное поле Земли охватывает планету и распространяется в окружающее пространство. Однако на определенной высоте гравитационное воздействие Земли становится незначительным и перестает оказывать заметное влияние на объекты.
Точная граница гравитационного поля Земли зависит от нескольких факторов, включая массу планеты, расстояние от центра Земли до этих точек и силу притяжения на данной высоте.
Несмотря на то что у Земли нет четко определенной границы гравитационного поля, обычно границей считается расстояние, на котором гравитационное ускорение достигает значения менее 1% от уровня, наблюдаемого на поверхности Земли. В данном случае граница гравитационного поля Земли находится примерно на высоте 35 786 км.
На такой высоте начинается геостационарная орбита, на которой находятся спутники, оставаясь неподвижными относительно одной точки на поверхности Земли. Гравитационное притяжение Земли и сила центробежного воздействия соответствуют на этой орбите, что позволяет спутникам оставаться в стабильных положениях.
Название спутника | Орбитальная позиция (градусы) |
---|---|
Горизонтальная орбитальная орбита (HEO) | 63.4 |
Молния | 88.4 |
Аналитическая орбита | 123 |