¿Por qué la Tierra no te libera tan pronto como escapas de ella?

Porque también estabas en órbita alrededor del sol con la Tierra y todavía tienes esa velocidad .

Usted puede estar imaginando esto en términos de bajarse de un vehículo que se mueve lentamente en la Tierra: salta, se detiene en relación con el suelo y observa cómo el tranvía avanza alegremente. Pero esa es una característica de la fricción entre usted y el suelo. No existe tal cosa como un marco de referencia absoluto en el universo y cuando "dejas la Tierra" no vienes a detener nada relativo para que puedas ver la Tierra volar.

Las leyes de Newton se aplican aquí: "un cuerpo en movimiento (eso es usted o el planeta) continuará en movimiento a menos que una fuerza externa actúe sobre él". Simplemente sigue adelante excepto por los cambios inducidos por tu impulso.

Imagine que está sentado en un automóvil que está sentado en un camión de plataforma ancha. El camión se mueve por la autopista a, digamos, 65 millas por hora. Sales del auto y te subes a la plataforma del camión. Acabas de dejar un objeto que se mueve a 65 mph, pero no se aleja de ti, porque tú, el automóvil y el camión todavía se mueven a 65 mph en relación con el suelo .

Ahora baja del camión a la autopista. (¡No intentes esto!) Tu velocidad relativa al suelo disminuirá rápidamente de 65 mph a 0, y verás que el camión, con el auto encima, continúa moviéndose en la distancia. (También tendrá numerosos huesos rotos). Esto sucede porque se le aplicó una fuerza cuando golpeó el suelo. Desde el punto de vista del conductor del camión, el suelo lo golpeó y rápidamente lo impulsó hacia atrás.

Cuando "bajas" la Tierra lanzándote al espacio, no hay "suelo" que te golpee y te empuje hacia atrás. Su impulso inicial continúa llevándolos a lo largo de la órbita solar.

Podemos ver la situación desde cualquiera de varios puntos de vista, o "marcos de referencia".

Desde un marco de referencia centrado en el Sol (donde el Sol se trata como estacionario), comienzas a viajar en la órbita solar junto con la Tierra, luego sales de la Tierra con suficiente velocidad para escapar del planeta, pero no lo suficiente como para dejar la órbita solar. (La velocidad de escape de la Tierra es de unos 11 kilómetros por segundo; la velocidad orbital de la Tierra alrededor del Sol es de unos 30 kps).

Desde un marco de referencia centrado en la Tierra (donde la Tierra no se mueve pero sí rota), comienzas en la superficie de la Tierra, moviéndose a unos cientos de kilómetros por hora debido a la rotación de la Tierra, luego aceleras y abandonas el superficie. Tienes, digamos, apenas la velocidad suficiente para salir de la Tierra, pero no lo suficiente como para dejarla a una velocidad muy alta. Dado que tratamos a la Tierra como estacionaria, su movimiento orbital alrededor del Sol puede ignorarse.

Ambos marcos de referencia son válidos, y los cálculos que utilicen cualquiera de ellos darán la misma descripción de lo que sucede físicamente. Esta es la base de la teoría de la relatividad, aunque todo lo que he descrito se conoce desde Newton.

La pregunta del título y la pregunta del texto son diferentes. La pregunta del título "¿Por qué la Tierra no te deja tan pronto como escapas de ella?" tiene la respuesta: la Tierra te deja tan pronto como escapas de ella. La definición de "escape" es mayor que la velocidad de escape (alrededor de 11 km/s), lo que significa que ya no orbitas alrededor de la Tierra. Ustedes y la Tierra se alejarán el uno del otro.

A menos que también haya alcanzado la velocidad de escape del Sol (unos 17 km/s de la Tierra), seguirá orbitando alrededor del Sol y, por lo tanto, sin otras maniobras, se acercará a la intersección de la órbita de la Tierra en cada una de sus órbitas ( dependiendo del efecto de otros planetas, principalmente Júpiter), y eventualmente puede reencontrarse con la Tierra dependiendo de las fases de sus órbitas.

La pregunta de texto se refiere a los astronautas que abandonan la Tierra. Hasta la fecha, los astronautas nunca han alcanzado la velocidad de escape y la gran mayoría de ellos (todos menos 24) han estado confinados a la órbita terrestre baja (alrededor de 8 km/s). Entonces, la respuesta a la pregunta del texto es que los astronautas (hasta ahora) están unidos a la Tierra por sus órbitas.

Porque hasta que estés lo suficientemente lejos como para dejar el campo gravitatorio de la Tierra, aún lo sentirás. Eso significa que si vas al espacio (digamos al nivel de la ISS) y te pones un traje espacial y vas a dar un paseo, seguirás moviéndote con la Tierra mientras gira alrededor del Sol.

Cuando haya viajado lo suficientemente lejos como para que la fuerza del campo gravitatorio de la Tierra sea insignificante, verá movimiento.

... ya que la Tierra se mueve a una velocidad muy rápida alrededor del Sol ...

Tus problemas empiezan aquí. Nada está orbitando nada, hasta que seleccione un marco de referencia. Entonces, lo que está orbitando algo es una cuestión de decisión individual, no un hecho de la naturaleza. Este es un resultado del Principio de Relatividad .

De acuerdo con este principio , cada punto en el universo es tan adecuado como otros para ser utilizado como base para un marco de referencia y eso no debe causar ningún problema (pensar que el Big Bang comenzó en todas partes también ayuda).

Luego, analicemos solo 2 opciones de marcos y veamos qué "dice" sobre su problema.

Selecciona el sol como tu marco de referencia:

En esta elección de marco, la tierra está orbitando alrededor del sol en el sistema copernicano habitual (heliocéntrico) y el sol está fijo. Aún así, en esta configuración, también está orbitando el sol, por lo que tiene la misma velocidad de traslación que la tierra y, dado que la gravedad del sol los afecta a ambos de la misma manera, no se quedará atrás (igual que la respuesta de dmckee).

Seleccione la tierra como su marco de referencia:

En esta elección de encuadre, la tierra está en reposo, por lo que el sol es quien orbita alrededor de la tierra (sistema ptolemaico o geocéntrico). En este marco, todo se vuelve claro, ya que la tierra no se va a ninguna parte.

Esta es la forma más sencilla de explicar su problema.

PD: La forma heliocéntrica de ver las cosas no es la forma correcta, es otra forma de verlas. Resulta ser el que produce los caminos más simples (*soluciones** a las leyes del movimiento) al describir el movimiento de los planetas en el sistema solar (¿Tierra?). Pero, no es el ideal describir el movimiento de la luna; en este caso, la tierra es una mejor opción. Los marcos de referencia deben elegirse según el caso . Como dije antes en otro comentario.: “Ni Galileo ni la Iglesia Católica tenían razón. Ambos tenían razón y estaban equivocados simultáneamente. No hay un marco de referencia preferido”. Simplemente elija un marco de referencia y describa el universo desde ese punto de vista.

Para obtener más comentarios sobre este tema, consulte mis comentarios en esto y estas respuestas de otra pregunta.