Akýkoľvek predmet, ktorý je vyhodený, skôr či neskôr skončí na zemskom povrchu, či už je to kameň, kus papiera alebo obyčajné pierko. Zároveň pred polstoročím vyštartovala do vesmíru družica, vesmírna stanica či Mesiac sa ďalej otáčajú na svojich dráhach, ako keby na ne vôbec nepôsobila gravitačná sila našej planéty. Prečo sa to deje? Prečo Mesiac nehrozí pádom na Zem a Zem sa nepohybuje smerom k Slnku? Nie sú ovplyvnené gravitáciou?
Zo školského kurzu fyziky vieme, že univerzálna gravitácia ovplyvňuje každé hmotné telo. Potom by bolo logické predpokladať, že existuje určitá sila, ktorá neutralizuje účinok gravitácie. Táto sila sa nazýva odstredivá. Jeho činnosť je ľahko cítiť tak, že na jeden koniec nite priviažete malú záťaž a roztočíte ju po obvode. V tomto prípade platí, že čím vyššia je rýchlosť otáčania, tým silnejšie je napätie nite ačím pomalšie otáčame náklad, tým je pravdepodobnejšie, že spadne.
Sme teda veľmi blízko pojmu „kozmická rýchlosť“. V skratke ju možno opísať ako rýchlosť, ktorá umožňuje akémukoľvek objektu prekonať gravitáciu nebeského telesa. Planéta, jej satelit, slnečná sústava alebo iná sústava môžu pôsobiť ako nebeské teleso. Každý objekt, ktorý sa pohybuje na obežnej dráhe, má vesmírnu rýchlosť. Mimochodom, veľkosť a tvar obežnej dráhy vesmírneho objektu závisí od veľkosti a smeru rýchlosti, ktorú tento objekt dostal v čase, keď boli vypnuté motory, a od nadmorskej výšky, v ktorej k tejto udalosti došlo.
Vesmírna rýchlosť je štyroch druhov. Najmenší z nich je prvý. Toto je najnižšia rýchlosť, ktorú musí mať kozmická loď, aby sa dostala na kruhovú obežnú dráhu. Jeho hodnotu možno určiť podľa nasledujúceho vzorca:
V1=õ/r, kde
µ - geocentrická gravitačná konštanta (µ=39860310(9) m3/s2);
r je vzdialenosť od štartovacieho bodu do stredu Zeme.
Vzhľadom na to, že tvar našej planéty nie je dokonalá guľa (na póloch je trochu sploštená), vzdialenosť od stredu k povrchu je najväčšia na rovníku - 6378,1 • 10(3) m a najmenej na póloch - 6356,8 • 10(3) m Ak vezmeme priemernú hodnotu - 6371 • 10(3) m, dostaneme V1 rovnajúcu sa 7,91 km/s.
Čím viac kozmická rýchlosť prekročí túto hodnotu, tým predĺži sa obežná dráha a vzďaľuje sa od Zeme pre všetkýchväčšia vzdialenosť. V určitom okamihu sa táto dráha zlomí, dostane podobu paraboly a kozmická loď sa vydá surfovať po vesmíre. Aby loď mohla opustiť planétu, musí mať druhú vesmírnu rýchlosť. Dá sa vypočítať pomocou vzorca V2=√2µ/r. Pre našu planétu je táto hodnota 11,2 km/s.
Astronómovia už dlho určili, akej sa kozmická rýchlosť, prvá aj druhá, rovná každej planéte našej pôvodnej sústavy. Je ľahké ich vypočítať pomocou vyššie uvedených vzorcov, ak nahradíme konštantu µ súčinom fM, v ktorom M je hmotnosť sledovaného nebeského telesa a f je gravitačná konštanta (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
Tretia kozmická rýchlosť umožní akejkoľvek kozmickej lodi prekonať gravitáciu Slnka a opustiť pôvodnú slnečnú sústavu. Ak to vypočítate vzhľadom na Slnko, dostanete hodnotu 42,1 km/s. A aby ste vstúpili zo Zeme na takmer slnečnú obežnú dráhu, budete musieť zrýchliť na 16,6 km/s.
A nakoniec štvrtá kozmická rýchlosť. S jeho pomocou môžete prekonať príťažlivosť samotnej galaxie. Jeho hodnota sa mení v závislosti od súradníc galaxie. Pre našu Mliečnu dráhu je táto hodnota približne 550 km/s (pri výpočte vzhľadom na Slnko).
