Парадоксы искусственной тяжести
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Как известно, во время полета космического корабля с выключенными двигателями все предметы, находящиеся внутри него, пребывают в состоянии невесомости. В будущем, когда продолжительность космических полетов возрастет до многих недель и даже месяцев, состояние невесомости станет причинять космонавтам значительные неудобства. Поэтому в межпланетных кораблях, предназначенных для длительных полетов, придется создавать искусственную тяжесть.
В некоторых научно-фантастических произведениях «проблема весомости» решается с помощью магнитных башмаков, которые «прилипая» к полу, позволяют космонавту передвигаться по кораблю привычным, земным способом. Но такой метод создания искусственной тяжести нельзя признать удачным. Ведь он делает «весомыми» только подошвы на ботинках космонавтов. Сами же космонавты остаются при этом по-прежнему лишенными веса (как и все предметы внутри космического корабля).
Существует другой способ создания искусственного веса — с помощью вращения космического корабля вокруг одной из его осей. Возникающая при этом центробежная сила прижимает все предметы, находящиеся внутри космического корабля, к «полу» — у них появляется вес. Голова космонавта теперь будет давить на его шею, а верхняя часть туловища — на нижнюю: космонавт будет испытывать то привычное чувство тяжести, которое он ощущает в земных условиях. (Разумеется, для того, чтобы искусственная тяжесть была такой же, как естественная, скорость вращения корабля должна иметь нужную величину.)
Итак, если межпланетный корабль будет вращаться с определенной скоростью, то все находящиеся в нем предметы станут «весомыми». Будет ли этот искусственный вес во всех отношениях подобен естественному? Оказывается, нет.
Прежде всего искусственный вес будет изменяться с изменением «высоты»: он будет тем меньше, чем ближе будет расположен предмет к оси вращения корабля, так как центробежная сила, действующая на тело, пропорциональна радиусу вращения.
Если внутренние размеры корабля будут достаточно велики по сравнению с ростом человека, пассажиры космического корабля почти не заметят изменения веса с высотой. Значительно интереснее другая особенность искусственного веса.
Пусть внутри вращающегося космического корабля стоит человек и держит в руках какой-нибудь предмет, например, шар. Как будет падать этот шар, если человек выпустит его из рук? Оказывается, шар упадет не точно у ног космонавта, а несколько в стороне. Происходит это потому, что «пол» вращающегося космического корабля уходит вбок из-под падающего шара. Расчеты показывают, что при определенных условиях шар может упасть даже на «стену» или «потолок» космического корабля.
Таковы некоторые парадоксы искусственной тяжести, с которыми столкнутся пассажиры будущих космических лайнеров.
Автор: Б. Коган.