Je stav beztíže na oběžné dráze důsledkem absence gravitace ve vesmíru? V žádném případě!


Slyšeli jste to už mockrát. Kosmonauti jsou v kosmické lodi na oběžné dráze ve stavu beztíže, protože jsou ve vesmíru a v této výšce nad Zemí není gravitace. Bohužel se tato definice nachází nejen ve významných a používaných internetových encyklopediích, ale i v učebnicích. 

Samozřejmě je to čirý nesmysl. Ve skutečnosti je ve výšce, ve které obíhá ISS (Mezinárodní kosmická stanice), jen o 11% procent nižší gravitace, než u nás dole na matičce Zemi. Pokud byste v této výšce získali pevnou oporu spojenou se Zemí, ani byste si rozdílu v gravitaci nevšimli. Přesto se ale prokazatelně astronauti na ISS vznášejí v beztížném stavu. Jak je to možné? Gravitace s tím něco společného má, ovšem rozhodně to nemá nic do činění s její absencí.

Dojem, že v kosmické lodi na oběžné dráze je stav beztíže právě díky nepůsobení gravitace, je zcela mylný. Jen pro představu, ve výškách kolem 400 kilometrů, kde se nejčastěji létá, je pořád velmi silné gravitační pole Země. Kdybychom si pro zajímavost nakreslili obrázek v nějakém rozumném měřítku: průměr Země 12 746 km bude odpovídat kružnici o poloměru 12,7 cm, tak raketa letí ve vzdálenosti jen 0,4 cm od povrchu Země! Kdyby byl takovýto obrázek v učebnicích, či v oněch encyklopediích, asi by nikdo neříkal, že stav beztíže je „nepůsobení gravitace“.

Earth-MoonBohužel si přiznejme, že tímto omylem je „infikována“ i řada lidí, kteří fyzice alespoň trochu rozumí (nebo si to alespoň myslí). Co tedy drží onu loď na oběžné dráze, co drží Měsíc v dané vzdálenosti od Země (a to je Měsíc skoro 1000× dále než ona raketa)? No přeci gravitace! Ta způsobuje, že jak vesmírná loď, tak kosmonauti jsou v nepřetržitém volném pádu. Ale protože se zároveň řítí první kosmickou rychlostí po oběžné dráze, nedopadnou nikdy na zem! Pohyb objektu na oběžné dráze kolem Země je složením volného pádu na Zem a pohybu  rovnoměrného přímočarého v každém bodě trajektorie. A tak navzdory velkému působení gravitační síly, kosmonauti netlačí na podlahu vesmírné lodi, což znamená, že se nacházejí v beztížném stavu. Je to stejná situace jako byste padali s utrženým výtahem nekonečnou výtahovou šachtou. Gravitace na oběžné dráze je tak silná, že kdyby ISS hypoteticky, za použití brzdných raketových motorů zpomalila nebo úplně zastavila, pelášila by zpátky na Zem jako šutrák. Přesto by i v tu chvíli panoval na palubě stav beztíže (volný pád). Podobné pocity můžete chvilkově zažít, na různých atrakcích, nebo i při běžné jízdě autem. Známe to asi všichni, když v autě při rychlosti větší než cca 80 km/h přejedeme terénní nerovnosti.

Parabolic_flightÚplně stejný princip je využíván při simulaci beztížného stavu v pozemských podmínkách, při takzvaném parabolickém letu. Speciálně upravené letadlo vystoupá pod úhlem 47°, při kterém je přetížení 1,8 G. Po dosažení určité letové hladiny se začne letoun pohybovat po křivce odpovídající šikmému vrhu, což zahájí stav beztíže, resp. mikrogravitaci, popř. sníženou gravitaci, v trvání až 25 sekund. Klesání probíhá po úhlem 45° (nebo menším) a trvá většinou dvacet sekund. Poté se celý proces mnohokrát opakuje.

Jak daleko musíte tedy cestovat aby jste ve vesmíru zažili opravdový stav beztíže, který by byl způsoben absencí gravitace? To v podstatě nelze, protože nějaká gravitační síla na vás bude působit stále. Sahá totiž neomezeně daleko, ale s rostoucí vzdáleností ( přesněji s druhou mocninou vzdálenosti ) těles gravitační působení jednoho předmětu na druhý klesá. Za hranici gravitačního pole se obvykle považuje místo, kde přestává být měřitelné, či začíná převládat gravitace jiného tělesa nebo těles. Díky poměrně rychlému slábnutí gravitačního pole, můžete opravdový stav beztíže zažít už při meziplanetárních letech. Gravitace na vás sice bude působit stále, ale v zanedbatelných hodnotách.

Nevšední svět