Что такое невесомость?

Невесомостью называется состояние, при котором действующие на тело гравитационные силы не вызывают взаимных давлений его частей друг на друга.

Следует подчеркнуть, что действие гравитационного поля любого тела, например, Земли, распространяется на сколь угодно большие расстояния. Оно уменьшается согласно закону Всемирного тяготения, но нигде не становится равным нулю. Состояние же невесомости наступает при условиях, когда действие гравитации не компенсируется силой, называемой в классической физике «реакцией опоры». Проще всего это состояние иллюстрируется ситуацией, возникающей в падающем лифте. Его пассажиры находятся в свободном падении точно так же, как и сам лифт. Поэтому они не давят на пол лифта и могут свободно парить внутри него вплоть до достижения ими дна шахты лифта. Запущенный на орбиту вокруг Земли космический аппарат постоянно находится в состоянии падения на нее, т.е. имеется полная аналогия с падающим лифтом. Однако, падая на Землю, космический аппарат постоянно «промахивается» и, не достигая ее поверхности, движется по орбите вокруг нее.

Состояние полной, абсолютной невесомости недостижимо потому, что на космический аппарат всегда воздействуют какие-либо внешние или внутренние силы помимо гравитационных. Их могут вызывать функционирование всевозможных систем и агрегатов самого аппарата, движения и перемещения космонавтов, аэродинамическое взаимодействие аппарата с верхней атмосферой и т.п. Можно представить, что падающий лифт слегка задевает стенки шахты.

Подобные возмущающие факторы вызывают небольшие ускорения космического аппарата: покачивания, вибрации и т.п. Значения таких микроускорений составляют миллионные доли ускорения свободного падения на Земле. Однако даже такие малые возмущения вносят искажения в результаты некоторых научных экспериментов на борту аппарата, в частности, их приходится учитывать при выращивании в невесомости кристаллов.

Словарь «Вселенная и Человек»

http://stp.cosmos.ru/index.php?id=faq

У планет-гигантов Юпитера, Сатурна и Урана есть кольца. Впервые кольцо Сатурна было открыто голландским ученым Гюйгенсом в 1656 году, хотя еще раньше Галилей, рассматривая Сатурн в свой слабый телескоп, обнаружил, что эта планета чем-то окружена. Изучение Сатурна показало, что кольцо с поверхностью планеты нигде не соприкасается, состоит из нескольких колец, вложенных, друг в друга и разделенных промежутками. Кольца не являются сплошными, а состоят из отдельных частиц, крупных и мелких, которые как спутники вращаются вокруг планеты, в совокупности образуя кольца. Внутренние кольца обращаются вокруг планеты с большей скоростью, чем внешние. Ученые вычислили эти скорости, и оказалось, что гак вращались бы спутники Сатурна, т.е. в полном соответствии с законами Кеплера, ось Сатурна наклонена.к плоскости его орбиты, поэтому в телескоп наблюдается изменение вида кольца. Галилею эти кольца показались какими-то загадочными "ушами". Наличие кольца у Юпитера предсказал в 1960 году ученый С.К.Всехсвятский, а в 1979 году его сфотографировали американские станции "Вояджер". Кольцо Юпитера очень тонкое, состоит из мелких камней и пыли. Оно обращено к Земле ребром и поэтому с Земли не видно. Уран имеет очень тонкие кольца, которые в телескоп не наблюдаются. С помощью "Вояджера" обнаружили 11 четких колец и несколько нечетких, так называемых диффузных. Исследования спутников и колец далеких планет в будущем продолжатся и наверняка принесут много интересного.

http://otvet.mail.ru/question/17593201

По мнению многих выдающихся ученых современности, на рубеже ХХ и ХХI веков мы стали свидетелями «революции» в астрономии, которая имеет не менее важное значение, чем, ставшая основополагающей для многих отраслей науки, а значит и современных технологий, «революция» в физике, которая произошла в начале ХХ века.

Огромную роль в этом уже сыграли космические средства, обеспечивающие научные исследования многих объектов Вселенной.

Они позволяют проводить астрофизические исследования далеких объектов с помощью телескопов, вынесенных за пределы земной атмосферы, затрудняющей или исключающей возможность многих видов наблюдений с поверхности Земли. Космические аппараты способны донести научную аппаратуру до многих объектов Солнечной системы чтобы мы могли изучать их дистанционно, находясь в непосредственной близости от них, или производить непосредственные - контактные исследования. В условиях длительного воздействия космических факторов: вакуума, невесомости (точнее микрогравитации, вызванной микроускорениями) и т.д. на борту космического аппарата ученые могут проводить такие биологические и технологические эксперименты, которые абсолютно невозможны на Земле.

Фундаментальные космические исследования в нашей стране ведутся по следующим основным направлениям.

Внеатмосферная астрофизика - получение научных данных о происхождении и эволюции Вселенной

Современные астрофизические космические исследования позволяют получить уникальные данные об очень отдаленных космологических объектах, и о событиях происшедших в период зарождения звезд и галактик. Различные астрофизические объекты являются естественной лабораторией, где сама Природа ставит эксперименты, которые невозможны в земных лабораториях..

Это предоставляет возможность осуществить глубокий прорыв в исследовании фундаментальных свойств материи, и получить новую информацию в области ядерной и квантовой физики, теории относительности, проблем пространства - времени и т.п.

Планетология – исследование планет и малых тел Солнечной системы

Эти исследования имеют первостепенное значение для понимания процессов возникновения и развития Солнечной системы. Однако прежде всего, они дают ключ к познанию возможных путей будущей эволюции нашей собственной планеты.

Изучение планет, их спутников, астероидов и комет включает в себя поиски жизни или ее следов, а достоверное их обнаружение само по себе явилось бы величайшим научным открытием Человечества. Нельзя так же забывать о том, что в XXI веке неизбежно последуют пилотируемые полеты к ближайшим телам Солнечной системы. Для их подготовки необходима подробнейшая информация о физических и химических условиях на этих телах.

Кроме того, изучение возможностей искусственного изменения физических условий сначала на поверхности Марса, а потом и Венеры может оказаться необходимым для расселения там наших далеких потомков.

Изучение Солнца, космической плазмы и солнечно – земных связей

Солнце является ближайшей к нам и довольно типичной звездой, которая наблюдается как протяженный объект. Оно само и его корона представляют собой естественную лабораторию для изучения фундаментальных характеристик плазмы.

Научная значимость исследований Солнца состоит еще и в том, что оно оказывает решающее влияние на основные процессы на Земле, в том числе на некоторые технические системы. Такое воздействие сказывается на работе различных радиосистем, энергосетей, проводных линий связи в Арктике, на интенсивности индуцированных электрических токов в трубопроводах и т.д. В качестве примера можно привести два известных случая выхода из строя протяженных энергосетей: 13 марта 1989 г. при резкой вспышке магнитных вариаций наведенный электрический ток в энергосистеме Hydro-Quebec в Канаде достиг 100 ампер, что вывело эту систему из строя. Это надолго оставило без энергии большой район с населением в несколько миллионов человек. Аналогичные случаи были и в нашей Арктике, например 11-12 февраля 1958 г. на Кольском полуострове. Для нефтепроводов наведенные в них электрические токи, замыкаясь на землю, резко усиливают коррозию, а искрение может приводить к пожарам в местах утечек. Серьезность проблемы лишний раз была продемонстрирована и полным выходом из строя телевизионного ретрансляционного спутника «Telstar-401» произошедшим 11 января 1998 г. в результате его усиленного облучения энергичными частицами.

Постепенно возникает осознание того, что проявления солнечной активности оказывает сильное влияние и на организм человека. Развиваться служба медицинского предупреждения о возникновении геомагнитных бурь вызванных солнечной активностью.

Исследования в областях космических биологии, физиологии и материаловедения

Медико-биологические исследования.

Изучение воздействия невесомости на живые организмы и физиологических механизмов адаптации к ней в космических полетах, а также изучение комбинированного действия невесомости и других факторов имеют огромное значение для сверх длительных полетов человека, столь необходимых для освоения планет Солнечной системы.

Использование низших организмов для проведения медико-биологических экспериментов (в отличие от экспериментов на человеке) предоставляет возможность более жесткой их постановки, включая последующее препарирование использованного биологического материала. Медико-биологические исследования внутриклеточных процессов, клеток, тканей, органов и организмов в целом даже на короткоживущих автоматических космических аппаратах серии принесли очень важные результаты. Были получены данные об отсутствии серьезных биологических ограничений продолжительности пребывания живых организмов и человека в условиях космического полета. Показана перспективность применения искусственной силы тяжести для поддержания оптимального состояния организма и предотвращения в нем необратимых изменений. Найдены доказательства необходимости строго дифференцированного подхода к созданию тренажеров для различных мышц и мышечных групп человека.

Физика микрогравитации.

Использование космических средств для решения задач космического материаловедения позволяет получать в условиях микрогравитации образцы материалов обладающих уникальными свойствами по сравнению с земными аналогами.

Такие исследования проводятся и на автоматических космических аппаратах. Их результатами явилось получение фундаментальных знаний о влиянии невесомости на процессы переноса тепла и массы в веществах находящихся в жидком фазовом состоянии и роста в их толще кристаллов. Исследовано воздействие на эти процессы постоянного и переменного магнитных полей. Поставлены серии экспериментов по электрофоретическим разделениям и очисткам биологически - активных веществ, а также ионообменной диффузии в условиях невесомости.

Дата добавления: 2015-10-16