Разобраться в необычных физических явлениях, происходящих в условиях невесомости и за пределами земной атмосферы, поможет заведующий кафедрой экспериментальной физики СКФУ кандидат физико-математических наук Станислав Куникин.
Невесомость в космосе
Невесомость — состояние, при котором тело не испытывает давления опоры несмотря на действие гравитации. Как отмечает ученый, важно различать невесомость и гравитацию: первая — это особое состояние движения без веса, вторая — сила притяжения между телами.
Распространено заблуждение, что космические корабли «преодолевают гравитацию». На самом деле сила гравитации на Международной космической станции (МКС) сохраняется почти полностью, уменьшаясь лишь на 10%.
«МКС находится в постоянном состоянии свободного падения к Земле. Благодаря огромной горизонтальной скорости, направленной перпендикулярно силе гравитации, станция движется по орбите, не достигая поверхности планеты. Это подобно движению кордовой модели самолета: шнур притягивает модель к центру, но набранная скорость удерживает ее на круговой траектории», — объясняет ученый.
Почему космонавты становятся выше
Рост человека напрямую зависит от воздействия веса тела на опорно-двигательный аппарат. Межпозвоночные диски — эластичные структуры между позвонками — на Земле постоянно находятся в «сжатом» состоянии.
В космосе, где практически отсутствует вес, давление на межпозвоночные диски снижается. Они постепенно расправляются, что приводит к увеличению роста космонавта в среднем на 3–5 сантиметров. Однако после возвращения на Землю позвоночник постепенно возвращается к своим исходным параметрам под действием привычной силы гравитации.
Как ведут себя газированные напитки в космосе
Газированные напитки в условиях невесомости ведут себя иначе, чем на Земле. На Земле пузырьки газа всплывают благодаря силе Архимеда (выталкивающей силе). В космосе же пузырьки теряют направление движения, хаотично распределяясь по всему объему жидкости и принимая различные формы. При столкновении они могут объединяться, образуя своеобразную статическую пену.
Как ведут себя слезы в условиях невесомости
В обычных условиях слезы естественным образом стекают вниз под действием силы тяжести, очищая поверхность глаза. В условиях космоса, этот механизм не работает: из-за отсутствия силы тяжести слезы не могут стекать по щекам. Под действием поверхностного натяжения слезная жидкость начинает обволакивать поверхность глаза (конъюнктиву) и внутреннюю часть век. В результате слезы накапливаются на поверхности глазного яблока, что может создавать дискомфорт и мешать нормальному зрению. Космонавтам приходится использовать специальные средства для удаления слез, чтобы избежать подобных неудобств.
Почему металлические цепи в невесомости образуют круг
В условиях невесомости цепи формируют круг из-за отсутствия веса и минимального взаимодействия с окружающей средой. Единственным значимым фактором становится слабое трение о воздух. Когда цепь освобождают, даже небольшие воздействия при ее отпускании создают неравномерное натяжение между звеньями, из-за чего цепь начинает закручиваться. При этом она стремится принять форму окружности, поскольку именно в таком положении все звенья двигаются с одинаковой скоростью, что обеспечивает наиболее эффективное вращение, отмечает эксперт.
Такое поведение цепи связано с законами сохранения механической энергии и момента импульса. На Земле мы не наблюдаем подобного явления, так как гравитация и взаимодействие с поверхностью сильно влияют на движение цепи, маскируя ее естественное стремление к круговой форме.