Приливные силы

см. Прилив и отлив

Ис­кусственные спутники Земли (ИСЗ) и космические аппараты (КА) движутся под действием только гравитационных сил. По­скольку их ускорения равны гравитационным, в них возни­кает состояние невесомости.

Но ИСЗ не представляют собой точечных объектов, а по­ле, в котором они движутся, не однородное. Поэтому на ИСЗ возникают приливные силы.

С одной стороны, именно приливные силы обеспечивают те микроускорения, которые мешают добиться на ИСЗ полной невесомости. С другой стороны, в ряде задач именно прилив­ные силы позволяют найти приемлемое решение. Так, для мно­гих ис­кусственных спутников Земли требуется сохранять определённую ориентацию отно­сительно Земли. Например, метеорологические спутники ве­дут непрерывную съёмку облачного покрова Земли. Естествен­но, что объективы аппаратуры ИСЗ должны быть непрерывно направлены на Землю. Приливное ускорение равно:

a_пр = 2GM_⊕l / (R + h)³ = 2g(l / R),

где a_пр — приливное ускорение; M_⊕ и R — масса и радиус Земли; h — высота спутника; l — отклонение данной точки от центра тяжести ИС вдоль линии, соединяющей центр Зем­ли и центр тяжести ИС; g — ускорение силы тяжести (из-за малости h и l можно считать, что это ускорение силы тяжес­ти на поверхности Земли). Приливное ускорение всегда на­правлено от центра тяжести ИС. Материал с сайта http://wiki-what.com

Пусть на достаточно большом ис­кусственном спутнике Земли (орбитальной станции) на расстоянии 3 м от его центра тяжести находится незакреплённый предмет. Так как спутник совершает свободный полет (находится в состоянии невесомости), то движение предмета относительно спутника определяется только микроускорениями, созданными приливными си­лами. Подставляя в вышеприведённую формулу известные дан­ные (l = 3 м, g = 9,81 м/с², R = 6,378•10⁶ м), получим, что приливное ускорение составит 10^-5 м/с². Но даже при таком, казалось бы, ничтожном ускоре­нии через 8 мин предмет окажет­ся в 2 м от своего первоначаль­ного положения.

Такая ориентация достигает­ся использованием приливных сил. Поместим на длинных и лёг­ких штангах небольшие грузы (рис. 39). Приливные силы, дей­ствующие на эти грузы, будут разворачивать ИСЗ так, чтобы штанги расположились вдоль ра­диуса Земли. Тем самым будет обеспечена нужная ориентация ис­кусственного спутника Земли.