Jak rychle letí Parkerova sluneční sonda ve srovnání s rychlostí světla? Pokud vydělíte rychlost sondy rychlostí světla, dostanete hodnotu 0,00023. Vlastně to můžeme zapsat jako 0,00023c (kde c je rychlost světla). Je to rychlé, ale není to rychlost světla.
Nejspíš uvidíte něco o rychlosti Parkerovy sluneční sondy označené jako heliocentrická rychlost. Jak je to s tím?
Na Zemi je to zřídkakdy problém. Pokud jedete autem rychlostí 55 km/h, každý chápe, že tuto rychlost měříme vzhledem k nehybné zemi. Ve skutečnosti mají rychlosti skutečný smysl pouze tehdy, když se měří vzhledem k nějaké vztažné soustavě. Na Zemi je samozřejmým vztažným rámcem zemský povrch.
Co kdybyste nechtěli používat zemský povrch jako vztažný rámec? Představte si, že vás zastaví policista v autě a řekne: „Dobrý den, naměřil jsem vám rychlost 67,055 km/h“. To by skutečně mohla být pravda, protože Země není nehybná. Aby obíhala kolem Slunce, musí se pohybovat rychlostí 67 000 mph, aby za jeden rok oběhla celou dráhu kolem Slunce. Ano, to je rychlost (vzhledem ke Slunci).
Pokud byste chtěli změřit rychlost Parkerovy sluneční sondy vzhledem k Zemi, měli byste to těžké, protože byste neměli jen jednu hodnotu. Jak se sonda přibližuje ke Slunci, mohou se sonda a Země pohybovat různými směry. Takže i když by rychlost sondy vzhledem ke Slunci mohla zůstat konstantní, její rychlost vzhledem k Zemi by se měnila, protože Země se na své oběžné dráze kolem Slunce otáčí.
Pokud se chcete opravdu zbláznit, můžete použít nějaký jiný vztažný rámec – například galaktický střed. Ale nešílejme.
Sonda poletí ještě rychleji, než už letí. NASA předpokládá o něco vyšší rychlost, až se v roce 2024 přiblíží ke Slunci. Proč ale bude rychlejší, až se přiblíží ke Slunci?
Jsou zde dvě klíčové myšlenky. První je gravitační síla. Jedná se o přitažlivou sílu mezi Sluncem a sondou. Velikost této síly se zvětšuje s klesající vzdáleností mezi nimi. Ale nebojte se – nemůžete si všimnout nárůstu gravitační síly, když se přiblížíte k zemi. I kdybyste se vertikálně posunuli o 1000 metrů, je to zanedbatelné ve srovnání s velikostí Země o poloměru 6,37 milionu metrů.
Druhou částí problému je kruhový pohyb. Představte si, že se sonda pohybuje po kruhové dráze (což ve skutečnosti není pravda). Aby se objekt pohyboval po kružnici, musí existovat síla, která ho táhne ke středu kružnice. Velikost této boční síly je úměrná čtverci rychlosti objektu, ale nepřímo úměrná poloměru kružnice. Když dám dohromady gravitační sílu a potřebnou kruhovou sílu, dostanu následující výraz pro oběžnou rychlost.
.