Ответьте на вопросы, страница 84 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопрос

Почему систему отсчета, связанную с Землей, нельзя использовать при расчете космических полетов?

Решение

Систему отсчета, жестко связанную с поверхностью Земли (то есть вращающуюся вместе с ней), нельзя использовать для точного расчета космических полетов по нескольким ключевым причинам. Основная из них заключается в том, что такая система отсчета не является инерциальной.

Инерциальная система отсчета (ИСО) — это система, в которой тело, не подверженное внешним силам, движется равномерно и прямолинейно. Законы Ньютона выполняются в своей простейшей форме только в ИСО. Система отсчета, связанная с Землей, не является инерциальной из-за двух основных видов движения нашей планеты:

1. Вращение Земли вокруг своей оси. Это движение создает так называемые силы инерции (фиктивные силы): центробежную силу и силу Кориолиса. При движении на поверхности Земли их влияние часто незначительно, но для космического аппарата, движущегося с огромной скоростью на протяжении длительного времени, эти силы вызовут существенное отклонение от траектории. Учет этих сил сильно усложняет математические расчеты.

2. Обращение Земли вокруг Солнца. Это движение является главным препятствием для использования земной системы отсчета при межпланетных перелетах. Если считать Землю неподвижной, то траектории других планет и самого Солнца становятся невероятно сложными (петлеобразными). Расчет траектории, например, к Марсу в такой системе был бы практически невыполнимой задачей.

Поэтому для расчетов космических полетов выбирают более удобные, почти инерциальные системы отсчета:

• Геоцентрическая инерциальная система отсчета (ECI). Ее центр совпадает с центром масс Земли, но оси направлены на далекие звезды и не вращаются вместе с планетой. Эта система используется для расчета орбит спутников вокруг Земли.
• Гелиоцентрическая система отсчета. Ее центр находится в центре Солнца, а оси также направлены на далекие звезды. В этой системе планеты Солнечной системы движутся по простым эллиптическим орбитам, что значительно упрощает расчеты траекторий межпланетных полетов.

Таким образом, выбор системы отсчета диктуется удобством и точностью. Система, связанная с вращающейся Землей, неудобна и приводит к сложнейшим расчетам из-за своего неинерциального характера.

Ответ: Систему отсчета, связанную с Землей, нельзя использовать при расчете космических полетов, потому что она не является инерциальной. Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца. Эти движения приводят к появлению сложных для учета сил инерции (центробежной и Кориолиса) и делают траектории других небесных тел (планет, Солнца) чрезвычайно запутанными. Для упрощения и повышения точности расчетов используют другие системы отсчета: геоцентрическую инерциальную (для полетов вокруг Земли) или гелиоцентрическую (для межпланетных полетов), которые являются инерциальными с гораздо большей точностью.