|
当我们在电视中看到天宫空间站悠闲地飘荡在宇宙中，感觉好不惬意，但其实这庞然大物可不是在宇宙中飘荡，而是始终处于高速运动之中。 天宫空间站的轨道运行速度有多快？高达每秒7.68千米。为什么要运动得这么快呢？因为如果低于这个速度，它就不能安然地待在天上了。不知你有没有想过这样一个问题：空间站为什么能够在宇宙中运行，而不会掉回地面呢？也许你第一个想到的答案就是它与地球的距离很远，所以已经基本不受地球的引力作用了，但实际上并不是这样的。
其实空间站与地球的距离并不遥远，而且还可以说得上是很近。 地球是一个巨大的球体，它的半径为6371公里，也就是说在地球表面生活的我们与地心之间的距离为6371公里。那么天宫空间站有多高呢？它与地表的距离约为400公里，也就是说它与地心的距离约为6771公里，相比我们而言，只远了6%，这点距离是不足以摆脱地球引力的，可以说地球引力对于空间站的作用虽然比地表稍弱，但依旧很强。所以空间站若想待在天上，就必须要动起来。
空间站若想不被万有引力给拽下去，就必须要有一个足以与之抗衡的力，这个力就是运动产生的向心力，只有当向心力与万有引力相等时，空间站才能在地球轨道上稳定地进行圆周运动。 那么运动速度多快才能产生足以与万有引力对抗的向心力呢？首先我们得先知道空间站所受的万有引力有多大。根据万有引力公式可知，F=G·Mm/r∧2，F是物体所受的万有引力，G是万有引力常数，M是地球的质量，m是空间站的质量，r是空间站到地心的距离。
这些数据都是已知的。 万有引力常数为6.67x10∧-11，地球的质量约为5.97x10∧24千克，天宫空间站的质量为60吨到180吨。根据这些数据我们就能够计算出天宫空间站所受的万有引力大小，也就等于知道了天宫空间站保持在轨运行所需要的向心力大小。根据向心力的公式可知，F=m·v∧2/r，其中F表示向心力，m是空间站的质量，v是空间站的运行速度，r表示半径，这些数据同样也都是已知的，据此便可以计算出空间站的运行速度v约为7.68km/s。
天宫空间站若想在地球轨道上稳定地进行圆周运动，就必须要保持每秒7.68千米的运行速度，那么如果没能保持这个速度，运行得更快或者更慢，又会发生什么呢？ 先来说说运行速度高于每秒7.68千米的情况，如果速度高于每秒7.68米也不用担心，空间站并不会因此而脱离地球引力的束缚，只是它的轨道形状会发生变化。空间站所受的引力是向下的，而运动方向是水平向前的，这两个力的合力的方向就是空间站的运行方向，如果运动速度变化，合力的方向就会偏向外侧，所以空间站的运行轨道就会由圆形变为椭圆，而且运动速度越快就越椭。
如果空间站的运行速度低于每秒7.68千米，也无需担心它会掉下来，它仍然可以在轨运行，只不过它的运行轨道同样会变为椭圆。 不过与运动速度变快的情况不同，这个椭圆不是变大，而是变小，也就是说这个椭圆的轨道会与地表越来越近，当这个轨道的一部分达到与地球表面相切的程度，航天器就可以回归地面了。综上所述，当空间站的运行速度为每秒7.68千米时，空间站将做圆周运动，如果速度变快则做离心运动，如果速度减慢则会做向心运动。 |
|
|
