Очередной раз о центробежных силах: о диске карусели и различных воображаемых «веревочках. В смысле карусельного диска, гравитационное поле как диск – не вращается. Например, для такого диска характерна разница в скоростях у центра такого диска, и на периферии. На периферии скорость всегда больше. В плане планет это происходит с точностью до наоборот.
Случай, когда в гравитационное поле попадает тело, имеющее большую скорость, чем скорость спутника в этом месте, и не становится спутником – тоже не случай центробежных сил. Это инерционные силы. Примерно, как автомобиль, когда он на очень большой скорости и не вписывается в поворот.
Разница заключается в агенте сил. То есть, когда вращают груз на веревочке, агент силы находится в центре «конструкции». Когда машина вылетает с дороги агентом силы является сама машина. И никто ничего при этом не крутит.
Другими словами, центробежные силы в планетарном обустройстве никак не задействованы. Зато, безусловно, задействованы инерционные, и не принимать их в расчет никак нельзя.
Что касается центростремительного ускорения. Вы, наверное, заметили, что когда разговор идет о центробежных – то о силах, а когда о центростремительном – то ускорении. Однако, ускорение и сила совершенно разные вещи. Более того, ускорения без сил не возникает. Чем плохи объяснялки на основе только центростремительного ускорения мы уже говорили,
а теперь покажем на примере.
Пусть у нас есть гравитирующее тело массой 6*10^24кг. И есть тело – спутник на расстоянии 6390000м от центра тела, где гравитационным полем тела обусловлено ускорение 9.8069м/с^2. Поскольку наш спутник настоящий спутник, то он имеет скорость спутника – 7916.22м/с.
Можно посчитать и центростремительное ускорение (ас), а заодно и силу, которая будет действовать на спутник в смысле притяжения. Допустим, что масса спутника у нас 2*10^22кг.
Но, поскольку тел у нас, все же, два, то посчитаем и силу взаимодействия этих тел (или их полей) Fv. (h=r)
Таким образом, при классической разблюдовке тело/спутник у нас наблюдается одинаковые: ускорение g и центростремительное ускорение (9.8069м/с^2); и одинаковые: сила притяжения и сила взаимодействия (1.96139*10^23Н).
А теперь посмотрим на случай, когда кандидат в спутники подошел со скоростью большей, чем расчетная скорость спутника. пусть это будет 8200м/с.
И мы сразу получаем несколько большее центростремительное ускорение, и силу большую, чем даже может обеспечить наше гравитационное поле. Наше гравитационное поле может обеспечить только 1.96139*10^23Н, (так как его характеристики при этом не изменились). Поэтому наш кандидат в спутники спутником не станет. Но и за пределы орбиты не улетит, поскольку центростремительное ускорение направлено к центру. Грохнется, и очень быстро. Другими словами, центростремительное ускорение как-то практике не очень соответствует.
Есть еще один нюанс, говорящий в пользу первичности сил. Вернемся к классическому спутнику. Ну, фактически он не точка, то есть, тоже имеет протяженность. Пусть его радиус 5000000м. Таким образом, его «верхушка» в гравитационном поле нашего тела приходится на h=11390000м (6390000+5000000=11390000).
И ускорение (g) на этой высоте другое (3.0866). Скорость «верхушки» абсолютно точно такая же, как и скорость центра спутника, но центростремительное ускорение для нее получается другое
А сила, теперь уже не притяжения, а «давления» оказывается равной
А теперь фокус покус: как при классической скорости спутника найти силу «давления». Будете смеяться – с помощью кинетической энергии.
Поскольку спутник у нас движется, он должен обладать и кинетической энергией. А дальше все просто:
А вот центростремительное ускорение опять оказывается и не при делах.
P/S: Когда мы говорили о наличии в небесной механике инерционных сил, мы, вообще-то, не имели в виду что на этом все и построено.
Без дополнительной "подпитки", в условиях наличия гравитации движение по инерции заканчивается довольно быстро. Пусть при отсутствии атмосферы процесс и получится более длительным, но закончится совершенно так же, как и для вылетевших пули, ядра, камня, или мотоциклиста.