Приглашение к путешествию

Валерия Сирота
«Квантик» №10, 2016

Начало. Окончание см. в «Квантике» № 11, 2016.

— Хотите лететь на Сатурн? С пролётом мимо Венеры и Юпитера. Для вас найдётся свободное место. Только учтите, времени в обрез — старт через 5 лет. Зато потом ждать недолго: 4 года — и там!

Хм, за 5 лет, пожалуй, собраться можно… А 4 года в дороге — это много или мало? Давайте прикинем… От Земли до Солнца 150 млн км (это расстояние в астрономии называется астрономической единицей и обозначается 1 а.е.). От Солнца до Сатурна — 1400 млн км, то есть почти 10 а.е. Значит, кратчайшее расстояние от Земли до Сатурна по прямой — когда они по одну сторону от Солнца — 1250 млн км. Допустим, мы ехали бы на машине со скоростью 100 км/ч. Тогда — 12,5 млн ч… Сколько часов в году? 365 · 24 — это примерно то же, что 360 · 25 = 360 · 100 : 4 = 9000. Значит, ехать нам (12,5 млн ч) : (9000 ч в году) ≈ 1400 лет… Ой! Лучше на самолёте, он 1000 км в час летит, в 10 раз быстрее. .. Всё равно — 140 лет получается…

Нет, стоп. При чём тут самолёт? Мы же на космическом корабле полетим! Вот же, написано в книжках: чтобы улететь далеко от Земли, нужно развить скорость 11,2 км/с — она называется вторая космическая. С этой скоростью и полетим, (1250 млн км) : (11,2 км/с) ≈ 100 млн с. В году примерно 3 · 107 = 30 млн с1, значит, (100 млн с) : (30 млн с/год) ≈ 3 года. Это другое дело! Так можно и лететь!

А кстати, что такое вторая космическая скорость? Если мы кинем с поверхности Земли камушек, он полетит вверх метров на 5 или 10, а потом остановится и упадёт обратно. Конечно, его притягивает Земля, тормозит — и ему не хватает скорости преодолеть её притяжение. Если кинуть сильнее, например, выстрелить из пушки — снаряд поднимется выше, но всё равно не очень высоко — максимум километров на 50, а затем остановится и упадёт обратно. Так вот, вторая космическая — это скорость, с которой надо кинуть с Земли камушек, чтобы ему «хватило скорости» преодолеть притяжение и улететь далеко. Но пока он улетает, Земля его тормозит, и там, далеко от Земли, он будет лететь уже очень медленно! Можно сказать, что, улетев совсем далеко, он остановится. Так что на какой скорости мы полетим к Сатурну, зависит как раз от того, насколько наша «стартовая» скорость будет больше второй космической.

Да и на Земле, кстати сказать, нет такой пушки, чтобы придать снаряду такую большую скорость — ведь 11,2 км/с ≈ 40 тыс. км/час! Именно из-за этого полёты в космос были невозможны, пока не придумали использовать реактивное движение. Ракету не надо сразу кидать с большой силой, она сама набирает скорость, сжигая и «отбрасывая» вниз топливо. Если вы посмотрите съёмку старта космического корабля, вы увидите, что никакой большой скорости (а не то что второй космической) у ракеты вначале нет. И на то, чтобы набрать скорость, преодолеть земное притяжение и вывести на орбиту — даже просто вокруг Земли! — маленький космический аппаратик, расходуются обе огромные ракетные ступени с топливом. А дальше спутник уже летает по инерции, не включая двигатели.

А ведь чтобы долететь до Сатурна, мало преодолеть земное притяжение — надо ещё преодолеть солнечное! И при удалении от Солнца, так же как и при удалении брошенного камня от Земли, скорость будет уменьшаться — чтобы поддерживать её постоянной, нужно было бы всё время держать двигатели включёнными, на это никакого топлива не хватит.

Итак, ракета-носитель выводит космический аппарат на нужную орбиту, ускоряя его своими двигателями; когда топливо расходуется, ступени ракеты одна за другой отпадают, и в конце концов остаётся только сам маленький аппарат с маленьким запасом топлива «для манёвров», который летит уже по инерции, выключив двигатель, и скорость падает по мере удаления от Солнца… Да и летит он, между прочим, не по прямой, а — как и все планеты, кометы, и вообще всё в Солнечной системе — по дуге эллипса2.

Почему не по прямой? Ведь можно было бы лететь строго от Солнца? Потому что в борьбе за скорость мы пользуемся помощью очень мощного союзника — нашей собственной планеты. Она движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/с — а вместе с ней и все мы, и наши космические корабли! Скорость эта направлена вдоль орбиты Земли, поперёк направления «от Солнца»; чтобы лететь ровно от Солнца, пришлось бы эту скорость погасить, а где уж нам… Гораздо лучше, наоборот, её использовать, прибавив к ней собственную скорость, достигнутую двигателями. Поэтому выгоднее всего направить космический аппарат в ту же сторону, куда летит Земля3.

Но если так уж трудно оказалось добраться до Сатурна — зачем по дороге залетать к Юпитеру и тем более к Венере, которая вообще «не в той стороне»? Но к Юпитеру залетали все космические аппараты, когда-либо достигавшие орбиты Сатурна. Оказывается, не только ради интереса посмотреть на него вблизи. Без помощи Юпитера мы вообще едва могли бы долететь до Сатурна. Полёт к нему не удлиняет, а укорачивает путешествие, так как он помогает нам разогнаться! (На рисунке внизу показан — не в масштабе — старт космического аппарата с Земли и гравитационный разгон на Юпитере. ) Подумайте, как это происходит? Ответ и окончание этой истории мы опубликуем в следующем номере.

***

В одном из следующих номеров «Квантика» мы отправимся в экспедицию по планетам Солнечной системы. Но, собираясь в любое путешествие, надо получше к нему подготовиться и представлять себе маршрут! Поэтому предлагаем вам пока сделать «лабораторную работу» и решить несколько задач про планеты, которые мы посетим в первую очередь.

Художник Анна Горлач

Начало. Окончание см. в «Квантике» № 11, 2016.

1 Запись 107 означает число, которое записывается единицей с семью нулями. Читается — «десять в седьмой степени». Такая запись очень удобна, когда имеешь дело с большими числами.

2 Эллипс — замкнутая фигура на плоскости, вроде овала, но симметричная. Его легко представить себе так: если «сбоку» осветить лампочкой круг, то тень будет иметь форму эллипса. А если в компьютерной «рисовалке» взять круг и растянуть в одном направлении — тоже получится эллипс.

3 По похожей причине — чтобы использовать вращение Земли вокруг оси — большинство спутников запускают «на восток» — против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса, а космодромы стараются строить поближе к экватору.

Сколько времени потребуется, чтобы добраться до Сатурна (и почему)? —

Последнее обновление: 2 декабря 2022 г. / автор Сандип Бхандари / Факт проверен / 4 минут

Точный ответ: 8 земных лет.

Планета Сатурн является второй по величине планетой среди всех планет Солнечной системы, а также шестой удаленной планетой от Солнца. Планета Сатурн наиболее известна своим выдающимся кольцом, состоящим из частиц льда, обломков горных пород и пыли. Планета Сатурн имеет как минимум 82 спутника, среди которых официально названы 53. Самая большая луна Сатурна, а также вторая по величине в Солнечной системе известна и названа Титаном.

Обучение

Проверьте свои знания по темам, связанным с образованием

1 / 10

Цель оценки состоит в том, чтобы вынести суждение об образовании. ..

Количество

Качество

Период времени

Возраст

2 / 10

Кто изобрел лампочку?

Томас Эдисон

Никола Тесла

Александр Грэхем Белл

Генри Форд

3 / 10

Как называется наука о правительстве и политических системах?

Экономика

социология

Политическая наука

Психология

4 / 10

Кто написал роман «Большие надежды»?

Джейн Остин

Charles Dickens

Уильям Шекспир

Марк Твен

5 / 10

Как называется изучение растений?

ботаника

зоология

палеонтология

Геология

6 / 10

Что является основной единицей жизни?

Ячейка

Ткань

Органной

Система органов

7 / 10

Мы все слышали о пандемии, но что такое «инфодемия»?

навязчивая потребность постоянно искать информацию в Интернете

чрезмерное количество информации о проблеме, которая может ввести в заблуждение или сбить с толку

ученый, специализирующийся на анализе инфографики

8 / 10

Кого называют отцом современной науки?

Исаак Ньютон

Галилео Галилей

Чарльз Дарвин

Альберт Эйнштейн

9 / 10

Что из перечисленного НЕ является типом письма?

повествовательный

убедительный

разъяснительный

Математика

10 / 10

Какой раздел математики занимается изучением форм и размеров предметов?

Алгебра

Геометрия

Тригонометрия

Исчисление

ваш счет

Итоги

1

Сколько времени потребуется, чтобы добраться до Сатурна?
Расстояние между Землей и СатурномПродолжительность
Точка афелия (самое большое расстояние между Землей и Сатурном)8 лет до 12 лет
Точка перигелия (кратчайшее расстояние между Землей и Сатурном)6 лет до 8 лет

Время, которое потребуется, чтобы добраться до Сатурна, зависит от множества различных факторов. Этими факторами могут быть то, движется ли космический корабль прямо к Сатурну, или если космический корабль направляется к Сатурну косвенно, что означает, что космический корабль направляется к другим небесным телам, и, используя их гравитационное притяжение, космический корабль направляется к Сатурну. Другими факторами могут быть тип двигателя, приводящего в движение космический корабль, если космический корабль просто собирается пролететь прямо к Сатурну или по орбите Сатурна.

Есть определенные моменты времени, когда Сатурн находится ближе всего к Земле, и есть определенные периоды времени, когда эта планета находится на самом дальнем расстоянии от Земли.

Самая дальняя точка — это время, когда обе планеты лежат на противоположных сторонах Солнца друг от друга. Расстояние в этой точке между двумя планетами, то есть Землей и Сатурном, составляет около 1.7 миллиарда километров, или, проще говоря, почти в 11 раз больше расстояния от Земли до Солнца. Эта точка, когда расстояние между двумя точками самое большое, известна как точка «Афелий». Если мы попытаемся достичь Сатурна в этот момент времени, то для достижения Сатурна потребуется от 8 до 12 лет.

С другой стороны, время, когда Сатурн находится ближе всего к Земле, называется периодом «перигелий». В этот момент времени расстояние между Землей и Сатурном составляет около 746 миллионов миль, или также известное как 1.2 миллиарда километров. Можно также сказать, что расстояние между Землей и Сатурном в этой точке примерно в 8 раз превышает расстояние между Землей и Солнцем. Если мы попытаемся достичь Сатурна в этот момент времени, то это займет от 6 до 8 лет.

Почему нужно так много времени, чтобы добраться до Сатурна?

Время, необходимое, чтобы добраться до Сатурна, рассчитывается не только на основе математических расчетов, но и на основе статистики, которая до сих пор фиксируется учеными-астрономами и космическими инженерами. Поэтому, если кто-то хочет узнать причину, по которой путь до Сатурна занимает так много времени, важно знать статистику.

Pioneer 11 был космическим кораблем, который первым взглянул на Сатурн. Он был запущен в апреле 1973 года, а мимо Сатурна корабль прошел примерно через шесть лет, то есть в сентябре 1979 года.

«Вояджер» был еще одним космическим кораблем, который продолжал исследовать внешние планеты, используя оптимальное расположение планет и их гравитационные силы. Космический корабль «Вояджер» был запущен в сентябре 1977 года. Разные космические корабли «Вояджер» использовали разные типы траекторий. «Вояджер-1» использовал гравитационную помощь Юпитера, чтобы добраться до Сатурна в ноябре 1980 года. «Вояджеру-1» потребовалось всего три года, чтобы достичь Сатурна после того, как он покинул Землю.

Космический корабль «Вояджер-2» был запущен на месяц раньше, чем его близнец «Вояджер-1». Однако, ко всеобщему удивлению, второй космический корабль занял больше времени по сравнению с первым космическим кораблем «Вояджер». Причина этого заключалась в том, что космический корабль «Вояджер-2» выбрал более круговой маршрут. Он прибыл в августе 1981 года, и ему потребовалось около четырех полных лет, чтобы достичь Сатурна.

Заключение

Зная статистически и думая практически, люди физически не достигли даже ближайших планет, поэтому практически невозможно думать о том, чтобы добраться до Сатурна в ближайшие десятилетия или даже столетия. Но учеными и инженерами было проведено множество исследований о том, как люди могут достичь Сатурна и сколько времени потребуется людям, чтобы добраться туда.

Рекомендации
  1. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1126-6708/2007/05/050/meta
  2. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/BF00350197.pdf

Один запрос?

Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️

Сандип Бхандари

Сандип Бхандари — основатель сайта ExactlyHowLong.

com.

Я профессиональный штатный блоггер, интернет-маркетолог и тренер. Я люблю все, что связано с Интернетом, и каждый день стараюсь изучать новые технологии.

Все задачи по управлению командой, созданию контента и монетизации ложатся на меня. Вместе с командой ExactlyHowLong мы стремимся предоставить нашим читателям полезный и интересный контент.

В разработке игр мне нравится играть с любым движком, набором инструментов и фреймворком, которые я могу найти. В цифровом искусстве я люблю все: от живописи до векторной работы, от пиксель-арта до 3D-моделирования.

Короче говоря, если это креативно и вы можете сделать это в цифровом виде, мне это нравится.

Как вы думаете?

Как далеко Сатурн от Земли?

[/caption]
Ответ на вопрос «как далеко Сатурн от Земли» каждый день разный. Когда планеты движутся по своим орбитальным траекториям, они приближаются и удаляются друг от друга. Для простоты Сатурн находится на расстоянии 1,2 миллиарда километров, примерно 7 астрономических единиц, от Земли, когда они находятся на максимальном сближении друг с другом. Они находятся на расстоянии 1,67 миллиарда км, около 11 а.е. друг от друга, когда они максимально удалены. Сатурн и Земля ближе всего друг к другу, когда они находятся на одной стороне от Солнца и в одинаковых точках своих орбит. Они наиболее удалены, когда находятся на противоположных сторонах Солнца.

Вот некоторые другие орбитальные и физические характеристики Сатурна по сравнению с земными.

Экваториальный диаметр… 120 536 км, в 9,44 раза больше, чем у Земли
Полярный диаметр… 108 728 км, в 8,55 раза больше, чем у Земли Земли
Объем…8,2713× 10 14 км 3 , в 763,6 раза больше, чем у Земли
Масса… 5,6846×10 26 кг, в 95,2 раза больше, чем у Земли
Плотность… 0,687 г/см 3 , одна десятая часть Земли… Сатурн мог плавать в воде.

Вот еще несколько интересных фактов о Сатурне, которые могут вас заинтересовать:

Сатурн имеет 60 спутников. Это означает, что около 40% спутников нашей Солнечной системы вращаются вокруг планеты. Многие из этих спутников очень малы и не видны с Земли. Последние четыре были обнаружены космическим кораблем «Кассини», и ученые надеются найти больше по мере того, как все больше космических кораблей приближаются к Сатурну.

Сатурн известен своим удивительным набором колец, но знаете ли вы, что они иногда исчезают? Ну, они все равно исчезают с нашей точки зрения. Планета наклонена вокруг своей оси очень похоже на Землю. По мере того, как он движется по своей орбите вокруг Солнца с периодом в 30 земных лет, мы иногда видим кольца полностью развернутыми, а иногда они смещаются с нашей точки зрения и исчезают. В следующий раз это произойдет в 2024-2025 годах.

Хотя Сатурн слишком враждебен для всех известных нам форм жизни, на его спутнике Энцеладе есть ледяные гейзеры. Это означает, что какой-то механизм поддерживает температуру Луны достаточной для существования жидкой воды. Как известно, здесь, на Земле, везде, где есть жидкая вода, есть жизнь. Некоторые учёные считают, что на Энцеладе может существовать какой-то тип жизни.

Теперь, когда вы знаете ответ на вопрос «как далеко Сатурн от Земли», мы в Universe Today надеемся, что вы вдохновитесь узнать больше об окруженной кольцами планете.

Вот статья с фотографиями Земли из других миров, включая Сатурн, и статья о том, как далеко каждая из планет находится от Солнца.

Вот пресс-релизы Хабблсайта о Сатурне и другие факты о Сатурне от Kid Cosmos.

Мы записали два эпизода Astronomy Cast как раз о Сатурне. Первый — Эпизод 59: Сатурн, а второй — Эпизод 61: Спутники Сатурна.

Источник: НАСА

Нравится:

Нравится Загрузка…

Расстояние между планетами Солнечной системы

Расстояние между каждой из восьми планет нашей Солнечной системы будет меняться в зависимости от того, где каждая планета находится на своей орбите вокруг Солнца. В зависимости от времени года расстояние также может существенно различаться.

Основная причина изменения расстояния между планетами связана с эллиптическими орбитами. Ни одна планета в нашей Солнечной системе не вращается вокруг Солнца по идеальному кругу, а это означает, что расстояние между планетами никогда не бывает одинаковым. По этой причине для расчета расстояния мы используем среднее значение, чтобы измерить, насколько планеты удалены друг от друга.

Столбец астрономических единиц (а.е.) представляет собой среднее расстояние между Землей и Солнцем и является наиболее распространенным среди ученых способом измерения расстояния в нашей Солнечной системе.

Ниже приведена таблица расстояний между планетами нашей Солнечной системы.

9 0080 90 070 Марс
900 70 670 130 000
9 0070 2 815 640 000
Уран Нептун 10,88 9 0071 1 627 450 000 1 011 297 430
Сатурн Нептун 20,57 3 076 400 000 1 911 674 960
Сатурн 900 71 Уран 9. 7 1 448 950 000 900 377 530
Юпитер Нептун 90 071 24,89 3 722 670 000 2 313 267 138
Юпитер Уран 14,01 2 095 220 000 1 301,969 708
Юпитер Сатурн 4,32 646 270 000
401 592 178
Марс Нептун 28,56 4 273 060 000 2 655 279 484
Уран 17,69 2 645 610 000 1 643 982 054
Марс Сатурн 7,99 1 196 660 000 743 604 524
Марс Юпитер 3,68 550 390 000 342, 012 346
Земля Нептун 29,09 4 351 400 000 2 703 959 960
Земля Уран 18. 21 2 723 950 000 1 692 662 530
Земля Сатурн 8,52 1 275 000 000 792 248 270
Земля Юпитер 4,2 628 ,730 000 390 674 710
Земля Марс 0,52 78 340 000 48 678 219
Венера Нептун 29.37 4 392 800 000 2 729 685 920
Венера Уран 18,49 2 765 350 000 1 718 388 490
Венера Сатурн 8,80 1 316 400 000 817 973 037
Венера Юпитер 4,48 416 399 477
Венера Марс 0,8 119 740 000 74 402 987
Венера Земля 0,28 41 400 000 25 724 767
Меркурий Нептун 29,70 4 443 090 000 2 760 936 126
Меркурий Уран 18,82 1 749 638 696
Меркурий Сатурн 9,14 1 366 690 000 849 221 795
Меркурий Юпитер 4,82 720 420 000 447 648 234
Меркурий 900 71 Марс 1.