Что вызывает микрогравитацию (т.е. ненулевую гравитацию) на орбите?

Причина, по которой космическую станцию ​​называют средой микро-g, а не средой невесомости, заключается в том, что космическая станция вращается, потому что она находится на низкой околоземной орбите и потому, что она большая (для космического корабля).

Космическая станция номинально вращается с орбитальной скоростью, чтобы окна, указывающие надир, были направлены вниз. Это само по себе означает, что акселерометр, прикрепленный к космической станции на расстоянии 7,7 метра от центра масс МКС, зарегистрирует ускорение в один микро-g. Каждые дополнительные 7,7 метра от центра масс МКС добавляют к этому воспринимаемому ускорению дополнительную микрограмму.

Вдобавок ко всему космическая станция имеет довольно высокий коэффициент лобового сопротивления по сравнению с другими космическими кораблями благодаря этим огромным солнечным батареям. Это сопротивление становится измеримым (т. е. на уровне микро-g), особенно в периоды высокой солнечной активности (например, сейчас и предположительно через 11 лет) и/или когда высота космической станции мала.

Последний фактор — градиент силы тяжести. МКС большая. Изменение гравитационного ускорения на пролете 100 метров составляет целых 14 мкг на высоте МКС.

Существуют ли какие-то установленные пределы для микро-, пико- и невесомости?

Микро и пико являются префиксами системы СИ и обычно используются для обозначения порядка величины гравитационной силы, т. е. « микрогравитация » имеет гравитационную силу порядка 1 микрог (10 ^-6 г) плюс-минус 1-2 . порядки величины. Пикогравитация порядка 10-12 ^g .

Наилучшее приближение к невесомости, которое у нас есть (спутник LISA Pathfinder), испытывает ускорение около 200 pg .

«Невесомости» действительно трудно достичь на околоземной орбите. «Установленные пределы» действительно зависят от того, о чем вы говорите. Чтобы описать движение астронавтов на МКС неспециалисту, «невесомость» достаточно близка.

Для людей, создающих LISA Pathfinder, общих терминов было недостаточно, поэтому они вместо этого указывают точное значение ускорения. Термин «микрогравитация» находится где-то посередине. Это все еще оценка Ферми, но более точная, чем называть среду МКС «невесомой».

Существуют ли условия для силы тяжести на поверхности больших спутников (скажем, от 0,10 до 0,17 г) и для более крупных астероидов (например, от 0,001 до 0,028 г)?

Да, вы можете использовать любой префикс SI. Термины, которые вы ищете, децигравитация и миллигравитация , использовались в научных статьях. Что хорошо в системе СИ: она предсказуема.

Гравитация — это сила притяжения между объектами. Когда вы находитесь на орбите, сила притяжения (гравитации) притягивает вас и Землю вместе. Причина, по которой вы не врезаетесь в землю, не в том, что у вас «невесомость», а в том, что вы движетесь. На самом деле вы падаете. Гравитация притягивает вас прямо к центру Земли. Дело в том, что вы двигаетесь так быстро, что всегда пропускаете землю. Если бы не гравитационное притяжение Земли, вы бы продолжили полет в космос по прямой линии. Гравитация удерживает вас на орбите, поэтому вы не находитесь в «нулевой» гравитации. И если бы не ваше поступательное движение, вы бы упали прямо на землю.

Эффект гравитации присутствует всегда. Подумайте об этом так: Луна чувствует земное притяжение, верно? Вот почему он вращается вокруг Земли. Он тоже просто постоянно пропускает землю из-за своего движения. И земля чувствует притяжение луны. Вот почему у нас есть приливы. Вода на Земле, да и вообще все на земле, испытывает притяжение Луны. Она настолько мала (микрогравитация), что вы не замечаете ее на своем теле, но достаточно сильна, чтобы вызвать приливы.

И точно так же, когда вы находитесь на орбите космической станции, все в вашем теле (ваша кровь, кожа, волосы и т. д.) все еще притягивается к Земле — своего рода приливная сила, воздействующая на жидкости вашего тела. Таким образом, вы не находитесь в «нулевой» гравитации — ваша кровь на самом деле не плывет туда, куда она хочет — ее постоянно тянет к земле. Таким образом, ориентироваться головой ближе к земле, чем пальцами ног, это все равно, что стоять на голове на поверхности земли, просто силы намного слабее. В настоящей невесомости — в глубоком космосе, так далеко от любых галактик, что гравитационное притяжение минимально (на самом деле оно никогда не равно нулю), ваша кровь будет вести себя иначе, чем на низкой околоземной орбите, где она чувствует гравитационное притяжение Земли.