Принцип относительности постоянно всплывает в контексте космических путешествий — например, в статье BBC про запуск планетохода НАСА Curiosity. Статья получилась неплохой, но, как это часто бывает в СМИ, в тексте есть одна серьёзная ошибка. Цитата: «К тому времени, когда планетоход был запущен в сторону Красной планеты, он двигался со скоростью 10 км/с».
Ох ты, божечки мои — 10 километров в секунду! Звучит очень быстро. На шоссе ведь обычно разрешают скорость в 100-120 км/ч.
Но это утверждение совершенно лишено смысла.
На самом деле прямо сейчас вы, сидя на своём кресле, читая эту милую статеечку, движетесь со скоростью 30 км/с. В каком-то смысле. Но никто не будет выписывать вам штраф за превышение или давать награду за то, что вы обогнали пулю (движущуюся медленнее километра в секунду).
Знаете ли вы, что Эйнштейн не изобретал принципа относительности? Изначальный принцип относительности — в который входят утверждения о том, что законы природы не позволяют вам определить, неподвижны ли вы, и, следовательно, ваша скорость обязательно должна определяться относительно другого объекта — восходит по меньшей мере к Галилею, на счёт которого учёные относят формулировку этого принципа. Эйнштейн изменил детали принципа, неожиданным и радикальным способом, но не отбрасывая основную идею Галилея о том, что все скорости необходимо измерять, сравнивая два объекта относительно друг друга.
Галилей понял, что если вы находитесь на судне в спокойных водах, внутри каюты без окон, то вы никак не сможете определить скорость судна. Если вы можете перебрасываться мячиком с другом, находясь на берегу, вы точно так же сможете кидать мячик, если судно движется со скоростью пять километров в час, или пятнадцать, по воде — пока он движется прямо и его не швыряют ветер и волны. В экстремальной версии опыта вы точно так же сможете кидать мяч, находясь на борту реактивного самолёта, двигающегося со скоростями в сотни километров в час, пока не будет турбулентности. Не уверен, что этим можно заниматься на пассажирском самолёте, но вы можете попробовать подпрыгнуть — как это сделал я, когда мне было девять лет, чтобы узнать, что произойдёт; вы обнаружите, что все ощущения будут точно такими же, как и от прыжков на земле. И это хорошо. Если бы принцип относительности Галилея не работал, нам было бы тяжело есть, пить и ходить по самолёту — значок «пристегните ремни» горел бы всё время полёта.
Что на самом деле измеряет спидометр автомобиля? Он измеряет скорость автомобиля относительно земли. Конечно, когда вы путешествуете за рулём, именно эта скорость вам и нужна — вам надо знать, сколько времени займёт у вас перемещение от начальной точки до цели вашего путешествия, и, поскольку обе эти точки не двигаются относительно земли, скорость вашего авто говорит вам о том, сколько времени у вас займёт путешествие между ними.
Но для самолёта имеют значение два измерения. Одно — скорость относительно земли, другое — скорость относительно воздуха. Скорость относительно земли показывает, как быстро вы покрываете расстояние между отправной и конечной точкой. Скорость относительно воздуха показывает, как быстро воздух обтекает крылья самолёта. Именно эта скорость определяет, летит ли самолёт, и как именно. Также максимальной скоростью полёта будет скорость относительно воздуха, а не относительно земли, поскольку двигателям необходимо работать против сопротивления воздуха, которое зависит только от воздушной скорости.
Если бы ветра не было, то воздух и земля поворачивались бы вокруг земной оси ровно один раз в сутки, и скорости земли и воздуха были бы одинаковыми. Но в атмосфере есть сильные ветра, поэтому скорости воздуха и земли могут сильно отличаться. На средних широтах, где живут люди из Северной Америки, Европы и большей части Азии (а также люди из Южной Америки, Южной Африки и Австралии) ветра на высотах, где летают реактивные самолёты, дуют на восток. Большая часть движения воздуха происходит в «струйных течениях», доходящих до тех высот, где летают самолёты. Эта воздушная «река» может двигаться с скоростью от 100 до 250 км/ч относительно земли. Это означает, что самолёт со скоростью относительно воздуха в 800 км/ч будет двигаться относительно земли со скоростью около 700 км/ч, если он летит на запад, и со скоростью порядка 900 км/ч, если он летит на восток. Это грубо объясняет тот факт, почему полёты из Европы в США могут занимать на пару часов больше, чем полёты из США в Европу; скорость самолёта относительно воздуха одинакова в обоих случаях, а скорость относительно земли — нет. Тот же принцип увеличивает длительность путешествия на лодке, если вы идёте вверх по течению, против потока, относительно путешествия вниз по течению. Лодочный мотор позволяет лодке перемещаться с определённой скоростью относительно воды, и эта скорость не совпадает со скоростью относительно берегов, как для путешествий вверх, так и по течению.
Конечно, когда вы находитесь в самолёте (или в лодке), вы не ощущаете скорости; вам всё равно, равна ли скорость относительно воздуха 800 км/ч или 500 км/ч, поскольку в самолёте вы (и воздух внутри него) не двигаетесь относительно друг друга. Иначе говоря, у вас нет какой-то одной скорости. У вас есть много скоростей относительно других вещей: скорость относительно самолёта (ноль), относительно воздуха снаружи (800 км/ч), относительно земли (быстрее или медленнее, чем скорость относительно воздуха, в зависимости от того, куда вы двигаетесь). Какая из ваших скоростей лучше? Это зависит от того, что вы хотите знать; скорость относительно земли влияет на время путешествия, относительно воздуха — важна для безопасности самолёта и его полётных характеристик, а относительно самолёта — влияет на то, сколько времени уйдёт у вас на путешествие от вашего кресла до туалета.
Что насчёт космического корабля? Корабль, переносивший планетоход Curiosity, перемещался с Земли до Марса. У него есть скорость относительно Земли. У него есть другая скорость, относительно Марса. И ещё одна, отличная, относительно Солнца. Какая из них влияет на время путешествия? Никакая! Начальная и конечная точки перелёта самолёта находятся на фиксированном расстоянии друг от друга, а у космического корабля задачка посложнее, поскольку Марс и Земля двигаются относительно друг друга. И двигаются они довольно сильно во время путешествия длительностью восемнадцать месяцев! Скорость в космосе — вещь непростая, там всё двигается относительно всего остального. Это одна из причин, по которым разработка космических кораблей требует очень серьёзной подготовки!
На самом деле, из-за вращения и округлой формы Земли даже скорости самолёта относительно земли и относительно воздуха становятся немного сложнее. Кроме того, самолёты не всегда летят по кратчайшему маршруту, они могут использовать поток воздуха и проделать большее расстояние, чтобы уменьшить время перелёта. Движения планет и космического корабля, летящих по замкнутым орбитам вокруг Солнца, тоже сложны. Так что если уж погружаться в эту тему, то погружаться весьма глубоко. Но мы пока можем воспользоваться тем, что на небольших временных промежутках все траектории движения близки к прямым линиям, и это позволяет нам обращаться к принципу относительности Галилея.
Вернёмся к вам, сидящему на стуле. Вы можете решить, что вы неподвижны, но это не так. Во-первых, Земля уносит вас с собой, вращаясь вокруг своей оси со скоростью порядка 1000 км/ч — в зависимости от широты, на которой вы находитесь. Ещё быстрее Земля движется вокруг Солнца, и все мы несёмся вместе с нею со скоростью порядка 30 км/с относительно Солнца. Вы этого не чувствуете по двум причинам. Во-первых, чувствовать можно то, к чему прикасаешься, а к солнцу вы не прикасаетесь. Вы прикасаетесь к стулу, к воздуху в комнате, а поскольку относительно них вы неподвижны, вы не чувствуете движения. Во-вторых, ваше движение идёт почти по прямой линии (она не прямая, но очень медленно изгибается), поэтому принцип относительности Галилея применяется к вам, к вашему стулу и комнате.
А Солнце движется вокруг центра нашей Галактики — Млечного пути, этого гигантского мегаполиса звёзд, на задворках которого мы живём — со скоростью порядка 220 км/с. "Куда ты пойдешь, туда и я пойду" — Земля движется вокруг Солнца, поэтому наша скорость относительно центра Галактики примерно такая же, как и у Солнца. А Галактика движется относительно других галактик со скоростями ещё большего порядка — но их мы тоже не ощущаем.
Вернёмся к статье с BBC. Космический корабль двигался, если верить газете, со скоростью 10 км/с. Относительно чего? Я бы подумал, что это скорость относительно Земли. Но в статье нужно написать это прямо! Иначе у заявления нет смысла. Поскольку Марс находится дальше от Солнца и двигается по своей орбите медленнее, чем Земля (порядка 24 км в секунду относительно Солнца), возможно, что космический корабль, несмотря на использование ракет, на самом деле замедлился относительно Солнца! То есть, хотя стартовал он, как и остальная Земля, со скоростью в 30 км/с относительно Солнца, затем он мог замедлиться (с точки зрения Солнца), чтобы ему было легче затем совпасть с движением Марса по орбите. Это было бы довольно интересно узнать, но к сожалению, ВВС на этот счёт ничего не сообщила.
А если бы вы были на космическом корабле? По окончанию работы ракет, когда движение космического корабля выровняется, вы не будете ощущать никакого движения. Согласно принципу относительности Галилея, вы не будете знать, в каком направлении движетесь или как быстро вы движетесь по отношению к любой планете или звезде, если только не будете тщательно измерять меняющееся расположение планет в небе и наблюдать, как уменьшается Солнце. И если бы не ваша уверенность в инженерах и учёных, убедивших вас, что ракета отправит вас с необходимой скоростью и в нужном направлении относительно Марса, Земли и Солнца, вы бы не знали, приблизитесь ли вы когда-нибудь к Марсу, или просто будете очень долго дрейфовать в космосе, как ещё одна микропланета, коим несть числа.
Комментарии (79)
EMS
10.02.2018 13:10Интересно, а с какой скоростью движется сейчас роадстер Маска относительно него самого?
Victor_koly
10.02.2018 14:35вы бы не знали, приблизитесь ли вы когда-нибудь к Марсу, или просто будете очень долго дрейфовать в космосе, как ещё одна микропланета, коим несть числа.
Во-во. Создал уже Маск «микропланету». А так, есть древнейший боян в НФ. Начало серии Берроуза в том, что чел летел на Марс, не учел Луну и попал на Венеру.
dkdkdk
10.02.2018 13:34Кого самого, роадстера или Маска?
EMS
10.02.2018 14:24Автомобиль относительно человека.
Andy_Big
10.02.2018 14:39С постоянно изменяющейся.
EMS
10.02.2018 14:44В каких пределах?
Ответ "от 0 до бесконечности" не принимается.
EMS
10.02.2018 14:49Не учел, что скорость — величина векторная и может быть отрицательной ...
Bhudh
10.02.2018 18:56Величина вектора не может быть отрицательной.
Victor_koly
10.02.2018 23:41Вы можете построить вектор как линейная комбинация базисных векторов над полем натуральных чисел. Но с полем целых чисел конечно лучше будет — можете получить аналог группы трансляций в решетке.
Главное — размерность решетки не больше 13 делайте.
Krapiv
10.02.2018 13:54К тому времени, когда планетоход был запущен в сторону Красной планеты, он двигался со скоростью 10 км/с
Видимо, имелось в виду, что двигался с 1-й космической. Которая считается относительно Земли, естественно.
Зачем последующее срывание покровов в статье, не совсем понятно.Andy_Big
10.02.2018 14:42-1Создается впечатление, что автор (оригинальной статьи) сам только недавно открыл для себя относительность скорости и до сих пор находится под впечатлением.
Но вот зачем статья такого уровня на гиктаймсе — загадка.
pyJIoH
10.02.2018 14:57Космический корабль двигался, если верить газете, со скоростью 10 км/с. Относительно чего? Я бы подумал, что это скорость относительно Земли. Но в статье нужно написать это прямо! Иначе у заявления нет смысла.
Какой дотошный автор оригинальной статьи. Со времен геоцентризма мы ставим землю и себя во главе всего, конечно скорость 10км/с это относительно нас! Объяснение может быть только одно, автор оригинальной статьи из будущего, где люди покоряют другие звездные системы и скорость реально надо бы уточнять!
manylov
10.02.2018 15:50-1Если поставить вешку в пространстве где находится космический корабль, и через секунду поставить вторую вешку — то расстояние от первой вешки до второй будет 10км? Вне зависимости от траектории земли, солнечной системы и галактики. Или нет?
rusec
10.02.2018 16:11+2Нет никакого пространства, в которое можно воткнуть вешку.
Если из летящего к Марсу корабля выкинуть вешку, она будет лететь с той же скоростью в ту же сторону. Вторая вешка тоже. Расстояние между ними будет 0.
0o0
11.02.2018 14:45Если именно выкинуть, а не аккуратно отпустить, то и полетит, куда кинули. И вторую аналогично. И не ноль тогда.
rusec
11.02.2018 15:07Это очень сильно кинуть надо, причём в разные стороны.
Если кинуть рукой, со скоростью несколько метров в секунуду, и интервалом 1 секунда, в одну сторону, то сначала расстояние между вешками будет несколько метров — а это уже почти ноль по космическим масштабам — после чего они притянутся друг к другу и упадут на корабль.0o0
11.02.2018 15:19Да, только вот что-то инструменты, случайно выпавшие из рук космонавтов, почему-то не липнут к мкс, а улетают в неизвестном направлении. А если швырнуть со скоростью несколько м/с, то по вашему, вернутся обратно. Интересненько…
rusec
11.02.2018 16:18Ну так и МКС не сферический звездолёт в вакууме, а скромная конструкция болтающаяся практически в атмосфере — её заметно тормозит и приходится разгонять. Тут не банальная задача трёх тел, тут столько всяких сил действует в разные стороны…
Turkhanov
10.02.2018 16:13Если ускорения у тела нет, то первая вешка будет мешать поставить вторую :) Ноль между ними будет.
jamiederinzi
13.02.2018 03:03А как Вы с космосе будете неподвижность вешки обеспечивать? Если просто выкинуть её из летящей «Теслы», так она полетит за «Теслой», и через секунду всё ещё будет совсем рядом…
Mat000
13.02.2018 03:03Да только как поставить вешку в пустоте? Расстояние от первой до второй будет 0, если корабль не ускоряется.
Aberro
13.02.2018 03:03Нет, ну, вообще, скорость относительно пространства… вроде как и есть — измерение красного смещения реликтового излучения. Но с большими такими нюансами. Первый — её невозможно вычислить с точностью до десятков км/с. Второй — нельзя быть абсолютно уверенным в изотропности вселенной и поэтому в точности такого спидометра (хотя, судя по всему, она таки изотропна). Третий — это очень бесполезная скорость, т.к. она не привязана ни к чему достижимому. Это разве что померяться цифрами на измерителе.
ARTamos85
13.02.2018 08:13+1Вот ведь все-таки нашелся человек, которому такие статьи на гиктаймсе нужны… а люди еще жаловались.
blik13
10.02.2018 16:06+2Статья ВВС, которую так замечательно критикуют, не является научной статьёй со строгими требованиями. Если в каждой статье СМИ будут подробно описывать все сколь-нибудь значимые моменты, то эти статьи превратятся в очень длинные и нудные тексты. Вполне разумно подразумевать что скорость 10 км/с даётся относительно начальной скорости на старте (т.е. 0 относительно Земли).
artyums
10.02.2018 16:37Если уж такую статью писать было автору, то хорошо было бы и упомянуть не только про точки отсчета, но и про системы координат, которых также существует огромное множество и скорость в каждой из них будет измеряться по разному относительно одной и той же точки физической отсчета.
В свое время для меня понять принцип относительности скорости было просто, а вот связь между собой систем координат пришла уже позже.
Shadow_Man
10.02.2018 18:35Спасибо, что не Итан. Никогда не задумывался об этом, открыло для меня что — то новое. Спасибо, занимательная статья.
dTex
10.02.2018 18:47-1так скорость света постоянна и не зависит от скорости источника света. Значит можно определить куда относительно пространства несётся коробка, находясь внутри неё. Свет, исходящий с середины коробки, достигнет стены, приближающейся к точке старта фотона, чуть раньше чем к удаляющейся.
Bhudh
10.02.2018 19:01+2Изнутри коробки Вы увидите, что свет достиг обеих стенок одновременно. Он же движется относительно Вас с коробкой.
Парадокс из учебника физики.
artemev
10.02.2018 19:27+1Вы заблуждаетесь. Если провести мысленный эксперимент и представить, что коробка движется со скоростью близкой к скорости света, то, по Вашей логике, одной стенки свет достигнет почти в два раза быстрее положенного, т.е. скорость света превысит «скорость света» (простите за тавтологию). В то же время до противоположной стенки он будет двигаться очень медленно, настолько медленно, что Вы сможете обогнать его пешком. А это, как Вы понимаете, абсурд!
dTex
10.02.2018 19:54что значит в два раза быстрее положенного? летит стена, она не знает про фотон и фотон не знает про стену. логично, что чем быстрее летит стена тем быстрее она достигнет области, где летит фотон. С другой стороны, если я уже лечу со скоростью близкой к скорости света, значит чтобы сделать шаг и ещё ускорится мне понадобиться съесть и заэмцеквадратить парочку Юпитеров и всеравно фотон я не обгоню. Разве не так?
vedenin1980
10.02.2018 20:36сделать шаг и ещё ускорится мне понадобиться съесть и заэмцеквадратить парочку Юпитеров и всеравно фотон я не обгоню. Разве не так?
Не так. Внутри летящего со скоростью света корабля вы сможете бегать без всяких проблем. И даже свет будет достигать начала и конца корабля совершенно так же как на Земле. Более того Земля относительно такого корабля тоже летит со скоростью света.
Другое дело, что сторонний наблюдатель рассматривающий ваш корабль, увидит что вы делаете один шаг за год, а сам корабль сократился до нескольких метров/сантиметров, а свет из центра корабля быстрее дойдет до кормы, чем носа. Но внутри корабля вы вообще никаких отличий не заметите.dTex
11.02.2018 07:35получается события для внешнего наблюдателя будут происходить не одновременно, а для внутреннего одновременно? например, виртуальные частицы — рождаются и аннигилируют почти одновременно, но где-то там есть точка, с которой видно, что эти события не одновременны и наблюдатель видит, что электрон летит себе дальше, а позитрон исчез? То есть все эти звезды и галактики, могут быть просто "интерференционной картинкой", видимой с Земли, которой на самом деле нет, если туда долететь?
Stalker_RED
11.02.2018 08:14Добро пожаловать в СТО
Есть два RGB светодиода оба светят красным, и между ними расстояние 1 световой год. Посередине стоит пульт управления. Чубакка нажал кнопку, чтобы изменить цвет на зеленый, но… ничего не произошло. Нужно пол года, чтобы сигнал дошел до лампочки, и еще пол года, чтобы луч зеленого цвета вернулся к наблюдателю. Сразу после нажатия кнопки Хан Соло садится в звездолет, и летит по направлению к одному из светодиодов на около-световой скорости. Он ненамного отстает от сигнала, и замечает что светодиод впереди изменил цвет. Если он остановится, то через пару лет увидит как изменится цвет на светодиоде, оставшемся позади. Если он не остановится, то он еще долго будет наблюдать красный. А с точки зрения Чубакки они сменили цвет одновременно.dTex
11.02.2018 11:39если так, то понятно, и понятно, что даже если Чубакка со светодиодами летит куда-то сигнал к нему вернётся от двух диодов одновременно, т.к. даже если к "корме" сигнал дойдёт чуть раньше, назад он вернётся чуть позже т.к. Чубакка удаляется. То есть, если зафиксировать время прилёта сигнала к движущимся светодиодам, можно определить куда летит система Чубакка-светодиоды. Впереди часы покажут больше времени, сзади -меньше. Но видимо есть какой-то фокус и часы покажут одинаковое время? Несмотря на то, что свет летит с фиксированной скоростью и одни часы летят от источника, а другие к источнику света.
Lissov
11.02.2018 11:49А кто и как узнает, что часы показывают разное время? Вам и так видно, куда относительно вас летит Чубакка, самому Чубакке будет видно что он не движется (вы сами описали), для другого наблюдателя он летит в обратную сторону.
dTex
11.02.2018 13:06часы могут остановиться при получении сигнала, а дальше Чубакка пойдёт делать обход) Ну или кинет запрос во сколько по времени светодиода к нему пришёл сигнал и светодиод остановил часы.
mayorovp
12.02.2018 16:40С точки зрения СТО, в тот момент, когда Хан Соло ускоряется («переходит из одной ИСО в другую»), пространство вокруг него меняется и часы перестают идти синхронно. Если ускорение не мгновенное, а растянутое во времени — то находящиеся очень далеко позади часы в процессе ускорения будут идти назад (но он не будет этого видеть потому что они будут за горизонтом событий).
dTex
11.02.2018 17:30почитал ссылку по СТО — очень странно они срнхронизируют часы — синхронизироваными считаются двое часов сигнал между которыми идёт и возвращается за одно и то же время. Получается движущиеся часы не могут считаться синхронизированными?
Stalker_RED
11.02.2018 20:03Движущиеся относительно кого? Берем четыре будильника (A, B, C, D). Грузим будильники A и B в один звездолет, а будильники C и D в другой, и отправляем их в разные стороны, но с одинаковой скоростью. Для наблюдателя на космодроме все часы синхронизированы. Для наблюдателя на звездолете — синхронизированы только те часы, с которыми он летит.
Pshir
12.02.2018 06:50Получается движущиеся часы не могут считаться синхронизированными?
Естественно, часы движущиеся относительно друг друга невозможно синхронизировать. В этом состоит одно из фундаментальных отличий СТО от классической механики.dTex
12.02.2018 08:21нет, даже если часы не движутся друг относительно друга, летят себе вместе с кораблем, но разнесены на некоторое расстояние — не получится их синхронизировать так как написано в СТО. при движении от часов на корме к часам на носу свету нужно будет пройти большее расстояние, т.к. корабль движется, а назад это расстояние меньше по той же причине. Итого, не выйдет так, что сигнал от одних часов долетит до вторых за то же время, за которое он вернётся от вторых к первым. Или уже тут надо каждый раз при пуске сигнала подкручивать часы и говорить, что пространство сжимается/расширяется?
Pshir
12.02.2018 09:41при движении от часов на корме к часам на носу свету нужно будет пройти большее расстояние, т.к. корабль движется, а назад это расстояние меньше по той же причине.
Если смотреть из системы отсчёта, которая не привязана к кораблю, то свету туда и обратно действительно потребуется пройти разное расстояние и он затратит на это разное время. А в системе отсчёта корабля свет пройдёт одинаковое расстояние туда и обратно и затратит на это одинаковое время.
Никак не могу понять, СТО уже в школе проходят, почему народ даже на этом ресурсе до сих пор не знает её основ?dTex
12.02.2018 11:26в школе, насколько помню, все это проходят в том же стиле, как советуют здесь "понять нельзя, нужно просто запомнить" или "все это понимают один два человека на Земле, поэтому извините, вот вам формулы, ответы, если что, вконце учебника". Я понимаю, должна быть причина почему синхронизация производится именно так, и если бы я разбирался в вопросе, я бы эту причину назвал. Скорей всего она вытекает из математики, связанной с электромагнитными явлениями, хочется верить, что математика эта сама не является следствием такого вот способа синхронизации часов.
mayorovp
12.02.2018 16:56Нет, синхронизация делается именно так просто потому что это единственный очевидный вариант синхронизации в мире где одновременность относительна.
Вообще говоря, для понимания СТО не обязательно знать как именно синхронизируются часы. Важно лишь знание того что если часы синхронизированы в одной ИСО — они не будут синхронизированы в другой ИСО, если та движется относительно первой.
Victor_koly
11.02.2018 14:31Одновременность — явление относительное. Но понятно, что после рождения частиц в одной точке их нужно успеть разнести по разным координатам r1 и r2, в таком случае даже по СТО преобразования Лоренца дадут при одинаковых временах t1 и t2 разные времена t1' и t2' в разных точках r1 и r2.
По поводу позитрона — его может успеть утащить любая сила (как минимум — 4 фундаментальных взаимодействий). Если утащит поближе к сингулярности — это уже не СТО, а сложнее.
Pshir
12.02.2018 09:43получается события для внешнего наблюдателя будут происходить не одновременно, а для внутреннего одновременно?
Именно так и есть.
rusec
11.02.2018 02:50Вы непрочитали статью.
Что значит, Вы летите со скоростью близкой к с? Относительно чего? Это же долго разжёвывается. Нельзя двигаться просто со скоростью, скорость всегда относительна.
Что значит «летит стена»?
Относительно чего «летит»?
Относительно Вас она покоится.
Относительно фотона движется со скоростью света.
Относительно любого фотона в вакууме любой предмет с ненулевой массой покоя движется ровно со скоростью света.
Это нельзя понять, это можно только запомнить.
Victor_koly
10.02.2018 20:25Я тут предложу Вам получить из постулатов СТО что будет, если на потолке стоит лазер и светит вертикально вниз. Скорость корабля (при длине пути луча скажем 2 м) — много больше 150 м/с, пол усеян очень точными фотоэлементами / ПЗС-матрица.
DerBad
11.02.2018 00:50Хаб этот мне небезразличен
Я сам заядлый оппонент
Но блин откуда вы берете
Контент
TimsTims
11.02.2018 02:12Вспомнилось, где один чувак говорил, что покупает билеты всегда на верхней полке, потому — что так он приезжает большее расстояние, относительно земной поверхности за те же деньги
telobezumnoe
11.02.2018 10:37всегда казалось что бы выйти на более высокую орбиту, нужна большая скорость, это увеличит радиус. меньшая скорость, и объект упадет на поверхность по баллистической траектории, когда траектория превышает радиус планеты вокруг которой он падает, он становится искусственным спутником (1 космическая) тогда почему и Марс движется медленнее земли вокруг солнца? где то я запутался, объясните кто понимает
Lissov
11.02.2018 11:19Тут хитрость в том, что увеличив скорость Вы переходите не на круговую, а на эллиптическую орбиту, с перигеем там, где был разгон. На эллиптической орбите линейная скорость не постоянна, за счёт гравитации она падает и в апогее высота будет больше, но скорость намного ниже начальной скорости на начальной орбите. Чтобы там остаться на круговой орбите, надо разогнаться от этой «намного ниже» до «просто ниже». Если этого не сделать, то вы вернетесь на начальную орбиту в точку, противоположную «первому» перигею, и так и продолжите летать по эллипсу.
Аналогично с замедлением — вы просто снижаете перигей, «падение по баллистической траектории» это когда перигей окажется ниже радиуса планеты (или ниже атмосферы).
Первую космическую рассчитывают для круговой орбиты, а так спутник вполне может лететь ниже первой космической около апогея некоторое время.
При этом если Вы проводите эти маневры в своем корабле а на изначальной орбите осталась станция, то она тоже продолжает вращение. Потому когда по новой эллиптической орбите Вы опять коснетесь начальной орбиты, станция будет уже не там. С этим связан забавный факт — чтобы догнать МКС, кораблю надо замедлиться и «срезать» по эллипсу.
Andy_Big
11.02.2018 11:55В принципе верно, но вся добавленная скорость (плюс часть изначальной) будет "израсходована" на подъем орбиты. И на более высокой орбите телу нужно двигаться медленнее чтобы удерживаться на ней.
EndUser
13.02.2018 01:25«Марс движется медленнее земли вокруг солнца»
Это третий закон Кеплера про небесную механику.
Гагарин облетел Землю за 89 минут на высоте 175-302км со скоростью приблизительно 28500 км/ч.
Геостационарный спутник вообще не может облететь Землю, он на высоте ~42000км. Скорость такого спутника относительно «дефолт-сити» равна 0 км/ч. В этом смысле он медленнее, чем Восток-1.
Орбитальная скорость замедляется при увеличении орбиты.
Домашнее задание: сходите на wiki, посмотрите длительность года на Земле, на Марсе, возьмите радиусы их орбит, посчитайте окружности их орбит, посчитайте скорость=расстояние/время.
mad_god
11.02.2018 12:09Как движется плотное тело, например, кристалл, по орбите вокруг Солнца? Неужели нельзя заметить искажений в кристаллической решётке, которые говорят о движении? Или на каждый атом, ядро и электрон смещающие их с прямолинейной траектории силы действуют одинаково равномерно и одновременно, как с одного конца, так и с другого?
Нельзя же сообщить, например, пуле изначально параболическую траекторию, её нужно ежемоментно искажать, сообщать новые импульсы.
Точно также, думаю, невозможно каждому атому вещества, летящего в космосе, сообщить один раз и надолго один и тот же импульс. Какие-то атомы будут догонять другие, какие-то отставать, нарушая структуру, хоть ненамного. Так и можно обнаружить движение. Разве что эти искажения нам пока не под силу измерить.Victor_koly
11.02.2018 14:43Гравитация — очень слабая сила. Равновесие гравитации (закон r^-2) и центробежной силы (закон r^1) важно для массы тела в целом — в точке центра масс. На более дальней от центра траектории точке будет перевешивать сила центробежная, ближе к звезде — сила тяжести. Это создаст некоторую напряженность, но силы, противодействующие сжимаемости твердого тела (электромагнитные) будут куда сильнее. Для океана например гравитация Солнца и Луны создает приливы, но наверное за последний миллиард лет Земля потеряла от гравитации не очень большой процент воды (из учета жидкой фазы и паров в атмосфере).
mad_god
11.02.2018 19:51Если просканировать тело высокоскоростным прибором, вроде камеры, снимающей миллион кадров в секунду (https://www.youtube.com/watch?v=qKFYyCyi1nc), только ещё чувствительнее, что можно рассмотреть один мельчайший момент времени и что за это время с телом происходит, то, думаю, будет видно, что на один конец тела действуют силы, которые ещё не подействовали на его второй конец или сторону, и так далее. Или нет?
Victor_koly
12.02.2018 00:23Если измерено, что гравитационные волны движутся со скоростью порядка скорости света, значит любая обычная гравитация движется со скоростью в подобных пределах. Ну может кроме собственно гравитационного поля в окрестностях горизонта событий (несколько грав. радиусов по координате Шварцшильда).
mad_god
12.02.2018 09:28Да, скорость света. И всё же это конечная скорость, а значит, одних атомов она достигает раньше, а других позже.
Проблема в том, что мы можем измерять что-то также только со скоростью света, тем более, что наше сканирование должно ещё отразиться от тела, то есть делим на 2 грубо говоря. За это время положение ощутимо поменяется, к тому же мы не можем измерить положение частиц не изменив его измерением.
vedenin1980
12.02.2018 00:44пуле изначально параболическую траекторию, её нужно ежемоментно искажать, сообщать новые импульсы
Пуля движется по прямой, это само пространство искажается.
Какие-то атомы будут догонять другие, какие-то отставать, нарушая структуру, хоть ненамного.
Нет, гравитация это не сила которая тянет/толкает c одного конца, это искажение пространства. То есть камень летит себе с постоянной скоростью, а гравитация просто искривляет его траекторию. Если бы было как вы описываете, то десяток тел разной массы и плотности, падающих с одной высоты в вакууме, долетели бы до поверхности за разное время.
на один конец тела действуют силы, которые ещё не подействовали на его второй конец или сторону, и так далее. Или нет?
Или нет. Гравитация на тело действует одновременно, так как искажение пространства. Есть гравитационные волны — но там такие крошечные воздействия, что это не реально. Можно заметить изменения гравитационного поля с высотой, если один конец тела на поверхности Земли, а другой на 10 км. над Землей. Но это не то, что вы описываете и это специально оговаривается в принципе эквивалентности. что да в таком случае заметить можно разницу между ускорением и силой гравитации, просто замерив ход времени, силу гравитации и т.п.
Lissov
12.02.2018 02:24Статья о том, что движение (и скорость) не имеют смысла сами по себе, а должны быть всегда относительно чего-то (системы координат).
То, что Вы предлагаете это очень сложный способ определить движение. Для кристалла, который летит по орбите вокруг Солнца, можно камерой или радаром наблюдать само Солнце, и это даст гораздо более точнон значение скорости (относительно Солнца).
artemev
12.02.2018 00:54Гравитация на тело действует одновременно, так как искажение пространства.
Раз грав. волны распространяются приблизительно (или точно) со скоростью света, т.е. с конечной скоростью, подчеркиваю с конечной, значит воздействие не может быть одновременным/мгновенным. Разве не так?vedenin1980
12.02.2018 01:19Не совсем так. Грав. волны возникают при движениях огромных масс, вроде слияния Черных дыр. То есть когда искажение пространства меняется слишком быстро.
Если тело просто вращается вокруг Земли или солнца искажение пространство не меняется соотвественно воздействия будет одинаковым. Гравитация как течение, если большое тело неподвижно, течение постоянно и плот в течении не может заметить стоит он на месте или течение его несет куда-то. И конечная скорость воды тут не имеет значения ведь вода течет с одной скоростью и в одном направлении.
Грав.волны же это когда неожиданно в реке образовалась воронка, тогда да — можно заметить что течение не однородно, так как происходят «завихрение».Victor_koly
12.02.2018 10:21Грав. волны создаются любым процессом, изменяющим квадрупольный момент (как минимум) системы точечных масс. Даже фигурист из учебника, подтягивая руки к телу при вращении, испускает сверх-слабую грав. волну.
Как частный случай, квадрупольный момент системы описывается величиной D(t) = D0+dD*sin(omega*t+phy). Вот тогда в излучении обязана быть волна с частотой omega.
mayorovp
13.02.2018 10:08Воздействие на пространство и правда распространяется не мгновенно, а волнами. А вот само пространство «действует» на любое тело мгновенно.
Rembo123
13.02.2018 03:03Скорость относительно расчетной траектории видимо. Траектория полета вполне определена безотносительно нахождения объектов солнечной системы. Траектория имеет вполне определенную длину, которую космический аппарат преодолевает за вполне определенное расчетное время. Делим одно на другое и получаем среднюю скорость аппарата без уточнения относительно какого небесного тела он движется.
ARTamos85
13.02.2018 09:20+1>>Траектория имеет вполне определенную длину
Нет. Если наблюдать с Земли — траектория будет одна, с Марса — другая, с Солнца — третья. Можете еще с какой-нибудь планеты посмотреть.
Какую из траекторий вы собрались брать для расчета?
Andy_Big
Это для тех кто очень сильно прогуливал физику в школе?
Firz
Пора вводить отдельные метки для статей с «уровнем сложности»:
1 — Уровень 3-5 класса(как с процентами недавно)
2 — Уровень 6-7 класса
3 — Уровень 8-9 класса
4 — Уровень 10-11 класса
5 — 1-2 курс высшего образования
и т.д.
DerBad
The First Principle of Relativity by Captain Obvious.
Ugrum
"Первый принцип относительности".
-Относительно всё, в т.ч. и нумерация принципов.
justhabrauser
Походу у Редакторов GT есть какой-то план. Который они обязаны выполнять. Типа «написать за день не менее 100500 символов любой ерунды».