Ile wynosi pierwsza prędkość kosmiczna?

Pierwsza prędkość kosmiczna dla Ziemi wynosi około 7,9 km/s, czyli dokładniej 7,91 km/s. To minimalna prędkość pozioma, którą trzeba nadać obiektowi tuż nad powierzchnią Ziemi, aby mógł poruszać się po kołowej orbicie.

Ile wynosi pierwsza prędkość kosmiczna?

7,91 km/s odpowiada około 28 476 km/h. Wartość ta opisuje idealny ruch orbitalny na wysokości równej w przybliżeniu promieniowi Ziemi. Obiekt nie spada wtedy na powierzchnię, ponieważ jego ruch poziomy zakrzywia tor lotu zgodnie z krzywizną planety.

Grawitacja przyciąga obiekt w stronę środka Ziemi i pełni funkcję siły dośrodkowej. Dzięki odpowiedniej prędkości ciało cały czas spada w kierunku planety, ale jednocześnie przemieszcza się tak szybko w bok, że „omija” jej powierzchnię.

Dlaczego jest to wartość teoretyczna?

Pierwszą prędkość kosmiczną oblicza się dla uproszczonego modelu fizycznego. Prędkość orbitalna zależy od masy ciała centralnego i odległości od jego środka. Dla orbity tuż nad powierzchnią przyjmuje się, że odległość ta jest równa promieniowi planety.

Model zakłada następujące warunki:

• Brak atmosfery – obiekt nie traci energii wskutek oporu powietrza.
• Idealnie kulisty kształt planety – promień i rozkład pola grawitacyjnego są uproszczone.
• Brak zakłóceń od innych ciał – pomija się wpływ Księżyca, Słońca oraz innych planet.

W rzeczywistości satelity nie krążą tuż nad gruntem. Na niskich orbitach znajdują się wyżej, a ich prędkość orbitalna jest nieco mniejsza niż wartość graniczna 7,91 km/s. Opór szczątkowej atmosfery nadal może jednak stopniowo zmniejszać ich energię orbitalną.

Pierwsza prędkość kosmiczna na innych planetach

Wartość zależy od masy i promienia danego ciała. Im większa masa planety w stosunku do jej promienia, tym większej prędkości potrzeba do utrzymania niskiej orbity.

Pierwszej prędkości kosmicznej nie należy mylić z drugą prędkością kosmiczną, nazywaną też prędkością ucieczki. Dla Ziemi wynosi ona około 11,19 km/s i pozwala opuścić jej pole grawitacyjne bez powrotu w uproszczonym modelu.