Curious Kids je seriál pro děti všech věkových kategorií. Pokud máš otázku, na kterou by ti rád odpověděl odborník, pošli ji na [email protected].
Proč se v letadlech s nulovou gravitací nebo ve zvratkové kometě věci chovají, jako by tam nebyla gravitace, když právě padají? – Austin B., 11 let, Scranton, Pensylvánie
Letěl jsem mnohokrát v letadle s nulovou gravitací. Pokaždé si stále užívám pocit volného vznášení, možnost letět napříč kabinou pouhým jemným zatlačením na stěnu, stejně jako astronauti na Mezinárodní vesmírné stanici, a novinku v podobě otáčení těla libovolným směrem. Ten pocit se podobá krátkému pocitu na některých horských drahách nebo ze skokanského můstku, ale po dobu téměř půl minuty a bez toho, aby se kolem vás proháněl vzduch – je to zábava!“
Lidem se pocit beztíže, aniž by byli ve vesmírném letu, může zdát jako rozpor. Ale je to možné a lidé si to často vybírají pro rekreaci nebo výzkum v letadle, které letí v atmosféře, nikoli ve vesmíru.
Jsem vědecký pracovník v oboru kosmického inženýrství a zajímám se o to, jak kontrolovat a využívat kapaliny a plyny při kosmických letech. Příkladem jsou kapalná raketová paliva v kosmických lodích nebo voda v systémech podpory života v lidských kosmických lodích.
Příklady gravitace v akci
Když stojíte na místě, skutečně pociťujete sílu, které říkáme gravitace, když cítíte, jak nás Země přitahuje ke svému středu. Gravitace vás táhne dolů a podlaha tlačí na vaše nohy. Kdyby gravitace zmizela, mohli byste se od podlahy odstrčit a vznášet se pryč a nikdy se nevrátit na podlahu, pokud byste nenašli strop, od kterého byste se mohli znovu odstrčit. Zdálo by se, že se vznášíte jako někdo při letu letadlem „na zvracení“ nebo jako astronaut na Mezinárodní vesmírné stanici.
Možná jste se dozvěděli, že vesmírná stanice obíhá kolem Země, protože gravitační síla, která na ni působí, je vyvážena boční silou způsobenou kruhovou dráhou letu. Tato síla se nazývá odstředivá síla, stejná, jakou pociťujete při otáčení v autě, vlaku, jízdě v zábavním parku apod.
Letadla létají blíže k zemskému povrchu, takže gravitace je pro letadlo o něco silnější než pro Mezinárodní vesmírnou stanici. Ale je zřejmé, že gravitační síla způsobená Zemí existuje na vesmírné stanici i na vomitkometu, přesto se astronauti na vesmírné stanici a výzkumníci či turisté na vomitkometu tváří, jako by tam žádná gravitace nebyla. Proč?“
Letěl jsem při letech ve vomit-cometu s vědeckými experimenty a studenty Purdueovy univerzity a skutečně mám pocit, že tam gravitace není.
Přesto pokaždé, když letím, gravitace přitáhne letadlo k zemi, aby přistálo na ranveji. Proto víme, že gravitace musí být přítomna, a přesto lidé vypadají a mají pocit, jako by během části letu zvratkometu žádná gravitace nebyla.
Tyto výzkumné lety jsou obvykle plné kvalifikovaných výzkumníků, kteří získali vysokoškolský titul, v mém případě doktorát.
Jak dochází ke stavu beztíže v letadle
Jedna každodenní událost by vám mohla pomoci pochopit, jak je zřejmě gravitace přítomná i nepřítomná zároveň. Když jedete v autě, které zatáčí doleva, máte pocit, že vás tlačí doprava. Dokonce se můžete cítit tlačeni k pravé straně interiéru vozu a dveře vás tlačí zpět. Otáčení ve směru, kterým auto jede, také mění to, čemu říkáme rychlost auta.
Rychlost zahrnuje jak rychlost auta, tak směr, kterým se pohybuje. Změna směru vám připadá jako gravitace do strany. Změna rychlosti, například náhlé zastavení, vám připadá jako gravitace vpřed. Rozjíždějící se a zastavující se výtahy působí na okamžik jako větší nebo menší gravitace. Tyto změny rychlosti se nazývají zrychlení. Zrychlení má velikost a směr, stejně jako rychlost, a obojí je příkladem vektorů. Dalším vektorem je síla a jedním z příkladů je gravitace, která nás táhne dolů k zemskému povrchu.
Zakusil jsi, že zrychlení pociťuješ stejně jako gravitaci. Předpokládejme, že byste dokázali najít způsob, jak vytvořit „antigravitační“ zrychlení: to znamená zrychlení působící správným směrem a ve správné velikosti, aby zrušilo gravitaci. Je to možné?
Odpověď zní ano – právě k tomu dochází při letu zvratné komety a na oběžné dráze.
Tvar dráhy zvratné komety se nazývá parabola. Piloti jí dosahují tak, že letí vzhůru pod úhlem asi 45 stupňů a pak se vyrovnají a střemhlav se vrhnou pod úhlem asi 45 stupňů, čímž vytvoří zrychlení potřebné k vyrušení gravitace. Maximální rychlost letadla a to, jak rychle se letadlo dokáže vytáhnout před parabolou a po ní, určuje, jak dlouho může toto zrychlení trvat, přibližně 25 sekund.
Gravitace nás táhne dolů a správným zrychlením v letadle nebo kosmické lodi můžeme mít pocit, že jsme v nulové gravitaci. Správný fyzikální termín je beztíže, ale nulová gravitace je popisný termín, který také popisuje tento pocit, takže i ve světě leteckého výzkumu a v NASA je „nulová gravitace“ běžný termín, který odborníci používají nejčastěji.
Zdravím vás, zvědavé děti! Máte otázku, na kterou byste chtěli znát odpověď od odborníka? Požádejte dospělého, aby vaši otázku poslal na adresu [email protected]. Sdělte nám prosím své jméno, věk a město, kde žijete.
A protože zvědavost nemá věkové omezení – dospělí, dejte nám vědět, co vás také zajímá. Nebudeme schopni odpovědět na každou otázku, ale budeme se snažit.
.