5–11классФизика и космос

Невесомость на МКС: почему космонавты не падают

Самое частое заблуждение о космосе: «на станции нет гравитации». На самом деле на высоте МКС Земля притягивает почти так же, как в классе. Невесомость возникает по другой причине, и её можно почувствовать даже на Земле, на качелях или в лифте. Разбираемся.

Для 5–11 классов. Тема 9 класса физики.

Притяжение там есть

Сила притяжения убывает с квадратом расстояния до центра Земли. Радиус Земли около 6370 км, станция летает на высоте около 400 км, то есть всего на 6 % дальше от центра.

(6370 / 6770)² ≈ 0,89

Значит, на высоте МКС притяжение примерно 89 % от того, что у поверхности. Если бы станция висела неподвижно на этой высоте, космонавты стояли бы на полу и почти ничего не заметили.

Они падают

Вес, который мы чувствуем, это давление опоры: пол давит на ноги, стул на спину. Если опора падает вместе с нами, давить ей нечем. Так бывает в лифте, который резко поехал вниз, или на качелях в верхней точке: на долю секунды кажется, что тело ничего не весит.

МКС и всё, что внутри, падает на Землю одновременно и с одинаковым ускорением. Поэтому никто ни на что не давит, это и есть невесомость.

Почему станция не падает на поверхность? Ньютон объяснил это мысленным опытом с пушкой на высокой горе. Чем быстрее выстрел, тем дальше падает ядро. При определённой скорости ядро будет падать, но поверхность Земли, которая круглая, будет «уходить» из-под него. Ядро станет облетать Землю по кругу. Эта скорость около 7,9 км/с у поверхности, её называют первой космической.

МКС в цифрах

7,66 км/сскорость станции, около 27 600 км/ч
≈ 92 миндлится один оборот вокруг Земли
16восходов и закатов видят космонавты за сутки

Станция немного тормозится о разреженный воздух на высоте и постепенно снижается. Несколько раз в год её поднимают, включая двигатели грузовых кораблей.

Что невесомость делает с телом

  • Кровь и жидкости смещаются к голове: лицо отекает, нос заложен.
  • Без нагрузки слабеют мышцы и теряется плотность костей, поэтому космонавты тренируются около двух часов в день.
  • Позвоночник растягивается, и рост увеличивается на несколько сантиметров.
  • Первые дни многих укачивает: вестибулярный аппарат не понимает, где верх.
  • После возвращения на Землю космонавты заново привыкают ходить.

Невесомость можно получить и без полёта в космос. Специальный самолёт летит по параболе, и пассажиры примерно на 20–25 секунд оказываются в невесомости. Так тренируют космонавтов.

Разберём на занятии

На живых занятиях преподаватель объясняет школьные темы через такие истории: так правило или формула запоминается с первого раза.

Первое занятие бесплатное: можно посмотреть формат вместе с ребёнком и решить, подходит ли он.

Частые вопросы

А как космонавты спят?

В спальных мешках, пристёгнутых к стене, иначе во сне отнесёт к вентиляции. Верха и низа нет, поэтому спать можно хоть вверх ногами.

Где гравитация на самом деле нулевая?

Нигде полностью: притяжение убывает, но никогда не исчезает. Очень далеко от планет и звёзд оно становится ничтожно малым.