Milyen gyorsan halad a Parker Napszonda a fénysebességhez képest? Ha a szonda sebességét elosztjuk a fénysebességgel, akkor 0,00023-at kapunk. Valójában ezt írhatjuk úgy is, hogy 0,00023c (ahol c a fénysebesség). Ez gyors, de nem fénysebességgel gyors.
Valószínűleg látni fogsz valamit a Parker Solar Probe sebességéről, amit heliocentrikus sebességként jelölnek. Mi a helyzet ezzel?
A Földön ez ritkán jelent problémát. Ha 55 mérföld/órás sebességgel vezetjük az autónkat, mindenki megérti, hogy ezt a sebességet az álló talajhoz képest mérjük. Valójában a sebességeknek csak akkor van igazán értelme, ha valamilyen vonatkoztatási rendszerhez képest mérjük. A Földön a nyilvánvaló vonatkoztatási rendszer a talaj.
Mi lenne, ha nem a Föld felszínét akarnánk vonatkoztatási rendszerként használni? Képzeld el, hogy egy rendőr megállít a kocsiddal, és azt mondja: “Ó, helló, 67,055 km/h-val mértem”. Ez valóban igaz lehet, mivel a Föld nem mozdulatlan. Ahhoz, hogy megkerülje a Napot, 67 000 mérföld/órás sebességgel kell haladnia, hogy egy év alatt végigjárja a Napot. Igen, ez gyors (a Naphoz képest).
Ha a Parker Solar Probe sebességét a Földhöz képest akarnád mérni, nehéz dolgod lenne, mert nem csak egy értéket kapnál. Ahogy a szonda közelebb kerül a Naphoz, a szonda és a Föld különböző irányokban mozoghat. Tehát még ha a Naphoz viszonyított sebessége állandó is maradna, a Földhöz viszonyított sebessége változna, mivel a Föld forog a Nap körüli pályáján.
Ha nagyon meg akarsz őrülni, használhatsz valami más vonatkoztatási rendszert – például a galaktikus középpontot. De ne őrüljünk meg.
A szonda még gyorsabban fog haladni, mint amilyen gyorsan eddig is haladt. A NASA előrejelzései szerint valamivel nagyobb sebességgel fog haladni, ahogy 2024-ben közelebb kerül a Naphoz. De miért lesz gyorsabb, amikor közelebb kerül a Naphoz?
Két kulcsfontosságú gondolat van itt. Az első a gravitációs erő. Ez egy vonzóerő a Nap és a szonda között. Ennek az erőnek a nagysága nő, ahogy csökken a köztük lévő távolság. Ó, ne aggódj – nem veheted észre a gravitációs erő növekedését, ahogy közelebb kerülsz a földhöz. Még ha 1000 méteres függőleges távolságot mozdulnál is el, ez jelentéktelen a 6,37 millió méter sugarú Föld méretéhez képest.
A probléma másik része a körkörös mozgás. Képzeljük el, hogy az űrszonda körkörös pályán halad (ami valójában nem igaz). Ahhoz, hogy egy tárgy körkörösen mozogjon, kell egy erő, ami a kör középpontja felé húzza. Ennek az oldalirányú erőnek a nagysága arányos az objektum sebességének négyzetével, de fordítottan arányos a kör sugarával. A gravitációs erőt és a szükséges körkörös erőt összeadva a következő kifejezést kapom a keringési sebességre.
