Тратят ли спутники и Луна энергию на вращение вокруг Земли? Почему? Какую?
Ответы (5):
Если пренебречь рядом явлений, то согласно классической механике спутник, обращаясь вокруг планеты не тратит никакую энергию..
Но дело в том, что планета Земля покрыта большими массами воды, которые образуют на ней приливные волны за счёт действия гравитации Луны, эти же приливные явления затормаживают Луну..
Спутники, особенно низкоорбитальные могут тормозится остаточной атмосферой..
Также торможение спутника может быть за счёт столкновений с другими телами на орбите или с космическим мусором..
С точки зрения классической механики, рассматривающей планеты и спутники как материальные точки, - нет. Обращение небесных тел вокруг других небесных тел не сопровождается никакими тратами энергии, это движение по инерции (при этом оставляется в стороне вопрос о том, как изначально возникло такое движение).
С точки зрения реальной физики, даже и классической, орбитальное движение сопровождается потерями энергии, вызванными приливным трением. Это именно потери, а не трата (трата - это на что-то полезное). Наличие воды при этом никак не мешает и не помогает. На Луне воды, жидкой воды, нет, а вот затормозилась она приливным трением весьма успешно и очень давно.
С точки зрения релятивистской физики - тоже да. Движение по орбите - это криволинейное движение (с ускорением), и такое движение вызывает генерацию гравитационных волн, уносящих энергию из системы. Для планетных систем типа солнечной эти потери ничтожны (например, орбитальное движение Юпитера уносит за год в виде гравитационных волн энергию, эквивалентную масса в 9 грамм), но вот для экзотических систем типа нейтронных звёзд или чёрных дыр на финальной стадии выплеск энергии оказывается чудовищным. Мощность таких событий на короткое время оказывается сопоставимой с мощностью излучения всех звёзд Вселенной...
Все это теория, а жизнь показывает, что есть один закон: борьба за энергию, т.е. сожри ты , или сожрут тебя. В природе все поедает друг друга, съел живёшь, так и в космосе: черные дыры поглощают галактики, карлики и гиганты, почему стали такими тоже поглощают материю в виде звезд, планет, астероидов и т.д. Сама гравитация существует, чтобы затягивать блуждающие небесные тела, как в воронку, увеличивая массу хозяина воронки. Вернее всего, перед Меркурием была планета и не одна, которая пошла на растопку и теперь время от времени показывается в огненном бульене Солнца темным пятном. Очередь за Меркурием. По мере падения, остальные планеты, возможно, скачком перемещаются на ближнюю разрешенную орбиту. Солнце прибавляет в весе, гравитация усиливается, увеличивается расстояние захвата блуждающих тел, но может само оказаться захваченным, чьей-то более мощной воронкой. В интернете есть много душераздирающих видео поглощения одних объектов другими (к примеру:https://gizm
Кинетическая энергия искусственных спутников Земли постепенно уменьшается из-за сопротивления очень разряженных верхних слоёв атмосферы, из-за этого их орбиты могут очень медленно снижаться, в конце концов, искусственные спутники Земли упадут на нее. Время, когда это произойдёт зависит от массы спутника и от высоты орбиты (речь идет от нескольких лет до тысячелетий). По той же причине периодически поднимают орбиту (ускоряют) МКС.
С Луной дело обстоит по другому. Она находится далеко (среднее расстояние 384000 км), плотность молекул межпланетного газа там очень низкая, кроме того, Луна тяжелая (т.е. обладает огромной инерцией). За неё можно не волноваться - летает уже более четырёх миллиардов лет, и будет летать.
Более того, за счет того, что Земля вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и Луна вокруг Земли, но делает оборот примерно в 30 раз быстрее, движение Луны по орбите постепенно ускоряется (это происходит, потому что та половина Земного шара, которая находится ближе к Луне, тянет Луну за собой, при суточном вращении вокруг оси, и является следствием приливного ускорения.)
Таким образом, Луна понемногу (очень медленно) разгоняется и отдаляется от Земли.
Подсчитано, что ежегодно Луна становится дальше от Земли на 38 миллиметров.
Сущие пустяки, казалось бы, но это означает, что во времена динозавров, Луна была ближе к Земле на 4 - 6 тысяч километров.
Теряют, но очень медленно. Срока жизни Солнца не хватит чтобы Земля значительно потеряла скорость и реально куда-то упала.