Hoe snel gaat de Parker-zonnesonde vergeleken met de lichtsnelheid? Als je de snelheid van de sonde deelt door de lichtsnelheid, krijg je 0,00023. Eigenlijk kunnen we dit schrijven als 0.00023c (waarbij c de lichtsnelheid is). Het is snel, maar niet lichtsnel.
Je ziet waarschijnlijk iets over de snelheid van de Parker Solar Probe bestempeld als de heliocentrische snelheid. Wat is daar mee aan de hand?
Op aarde is dat zelden een probleem. Als u in uw auto 55 mph rijdt, begrijpt iedereen dat we deze snelheid meten ten opzichte van de stilstaande grond. In feite hebben snelheden alleen zin als ze gemeten worden ten opzichte van een referentiekader. Op de aarde is de grond het voor de hand liggende referentiekader.
Wat als je het aardoppervlak niet als referentiekader zou willen gebruiken? Stel je voor dat een politieagent je aan de kant zet met je auto en zegt “oh hallo, ik heb je geklokt met 67.055 km/u.” Dat zou inderdaad waar kunnen zijn, want de aarde staat niet stil. Om in een baan rond de zon te komen, moet de aarde een snelheid van 67.000 km per uur halen om in één jaar helemaal rond de zon te draaien. Ja, dat is snel (ten opzichte van de Zon).
Als je de snelheid van de Parker Solar Probe ten opzichte van de Aarde zou willen meten, zou je het moeilijk krijgen omdat je niet slechts één waarde zou hebben. Naarmate de sonde dichter bij de zon komt, kunnen de sonde en de aarde in verschillende richtingen bewegen. Dus ook al blijft de snelheid ten opzichte van de zon constant, de snelheid ten opzichte van de aarde verandert omdat de aarde draait in haar baan om de zon.
Als je echt gek wilt doen, zou je een ander referentiekader kunnen gebruiken, zoals het galactisch centrum. Maar laten we niet gek doen.
De sonde zal nog sneller gaan dan hij nu al gaat. NASA voorspelt een iets hogere snelheid als hij dichter bij de zon komt in 2024. Maar waarom wordt hij sneller als hij dichter bij de zon is?
Er zijn hier twee belangrijke ideeën. Het eerste is de gravitatiekracht. Dit is een aantrekkingskracht tussen de zon en de sonde. De grootte van deze kracht neemt toe naarmate de afstand tussen hen kleiner wordt. Oh, maak je geen zorgen-je kunt geen toename van de zwaartekracht waarnemen als je dichter bij de grond komt. Zelfs als je een verticale afstand van 1000 meter zou afleggen, is dat onbeduidend vergeleken met de omvang van de Aarde met een straal van 6,37 miljoen meter.
Het andere deel van het probleem is de cirkelvormige beweging. Stel je voor dat de ruimtesonde in een cirkelvormige baan reist (wat eigenlijk niet waar is). Om een voorwerp in een cirkel te laten bewegen, moet er een kracht zijn die het naar het middelpunt van de cirkel trekt. De grootte van deze zijwaartse kracht is evenredig met het kwadraat van de snelheid van het voorwerp, maar omgekeerd evenredig met de straal van de cirkel. Als ik de gravitatiekracht en de vereiste cirkelvormige kracht samenvoeg, krijg ik de volgende uitdrukking voor de baansnelheid.
