¿Por qué las naves espaciales no se quedan atrás una vez en el espacio profundo?

En la tierra, sé que si lanzo una pelota de tenis hacia arriba mientras estoy en un automóvil, vuelve directamente hacia abajo gracias a la primera ley de Newton. La pelota, el aire en el auto y yo nos movemos a una velocidad, y cuando lanzo hacia arriba, en realidad la lanzo hacia adelante en relación con alguien que está parado en la calle.

Lo que no entiendo es que una vez que dejo la atmósfera de la tierra y llego al vacío del espacio profundo, donde la gravedad de la tierra ya no me mantiene en órbita (¿no?), ¿por qué no me comporto como una pelota de tenis que fue tirado demasiado alto en un descapotable? ¿Es realmente tan simple que sigo dentro del sistema solar mientras orbita el centro de la galaxia simplemente porque ya iba a la misma velocidad? ¿El baricentro del sistema solar me está arrastrando por la galaxia?

Desafortunadamente, ignoro qué efecto debería buscar en Google para entender cómo, si apago los cohetes y me deslizo, estoy navegando a la velocidad suficiente para mantenerme al día con el sistema solar. Por favor, que alguien me ayude.

Una idea errónea común sobre el espacio es que la gravedad se 'apaga' una vez que estás fuera de la atmósfera. De hecho, la gravedad de la Tierra se extiende infinitamente lejos y disminuye lentamente. Si disparas un cohete lo suficientemente fuerte hacia arriba, saldrá de la atmósfera hacia el espacio y luego regresará a través de la atmósfera a la Tierra. La órbita se logra yendo muy rápido horizontalmente, de modo que constantemente 'pierdes' el suelo mientras caes hacia él. En respuesta a su pregunta del título, las naves espaciales se quedan atrás todo el tiempo. Este XKCD da una buena explicación de todo esto: what-if.xkcd.com/58
Entiendo que la gravedad y, técnicamente, todas las fuerzas son infinitas, pero lo que no entiendo es que una vez que haya salido de la órbita de la tierra y me vaya a toda velocidad en mi camino centrífugo sin quedar atrapado en la órbita de ningún cuerpo planetario, si sucede que me desvío. “abajo” en relación con el plano orbital de los planetas, ¿me dejaría atrás el sistema solar? ¿O continuaría manteniéndome al día con el sistema solar debido a alguna combinación de inercia y atracción gravitacional del sol?
Ah, ya veo. Una vez que haya alcanzado la velocidad de escape de la Tierra (o de cualquier otro planeta), entrará en órbita directamente alrededor del sol. Entonces tienes que disparar tu cohete mucho más para ser lo suficientemente rápido como para escapar del sistema solar.
Para comprender la cantidad de energía requerida para lograr la velocidad de escape del sistema solar, considere que los únicos objetos que hemos hecho que lo han hecho tienen botas ENORMES delta-v de las asistencias de gravedad.
Hay cohetes sonoros que van al espacio, incluso más alto que la estación espacial. Pero suben y luego vuelven a bajar porque no van lo suficientemente rápido horizontalmente para permanecer en órbita. (O escapar). Un satélite viaja literalmente a miles de millas por hora para permanecer en órbita.

Respuestas (1)

TL;RD:

¿El baricentro del sistema solar me está arrastrando por la galaxia?

¡Sí!

Lo que no entiendo es que una vez que dejo la atmósfera de la tierra y llego al vacío del espacio profundo, donde la gravedad de la tierra ya no me mantiene en órbita

(Pequeña objeción: todavía estás en una órbita, pero no en una órbita cerrada . Esta será una trayectoria hiperbólica . Tu movimiento a través del espacio aún estará curvado hasta cierto punto por la gravedad de la Tierra, pero no lo suficiente como para atraerte de nuevo)

Como señaló Ingolifs, una vez que haya alcanzado la velocidad de escape terrestre, terminará en una órbita heliocéntrica que probablemente sea bastante similar a la propia órbita de la Tierra alrededor del Sol (dependiendo de qué tan rápido vaya, por supuesto). La velocidad de escape del Sol es algo más alta que la de la Tierra, por lo que deberá ir al menos otros 12,3 km/s más rápido (que es la velocidad de escape solar menos la velocidad orbital de la Tierra) para escapar de la atracción gravitatoria del Sol y viajar al espacio interestelar. . Y luego estarás orbitando el centro galáctico. Si alcanzas la velocidad de escape galáctica, presumiblemente estarás orbitando el baricentro del supercúmulo de Laniakea (que, por supuesto, tiene su propia velocidad de escape).). Así es la vida con una fuerza con alcance efectivamente infinito.

¿Por qué no me comporto como una pelota de tenis que fue lanzada muy alto en un descapotable?

Suponiendo que no está conduciendo su convertible en una cámara de vacío (sería difícil encontrar uno lo suficientemente grande... ¿quizás los conspiradores del alunizaje pueden indicarle la dirección de uno?) cuando lanza esa pelota su velocidad de avance coincidirá inicialmente con la del automóvil, pero la resistencia la reducirá y, por lo tanto, retrocederá con respecto al automóvil. En el espacio, por supuesto, no hay suficiente material para proporcionar mucha resistencia en circunstancias normales, por lo que seguirás viajando con la velocidad que tenías cuando fuiste "lanzado". Si escapas de la esfera de influencia de la Tierra, inicialmente entrarás en una órbita heliocéntrica similar a la de la Tierra, debido a la velocidad que tenías antes de escapar.

¡Gracias! Y solo un seguimiento más potencialmente obvio: ¿se requeriría entonces menos fuerza para alcanzar la velocidad de escape solar si mi dirección es opuesta a la trayectoria del sol alrededor de la Vía Láctea? Podrías decir "hacia abajo" en relación con el plano en el que orbitan los planetas, o "hacia atrás" en relación con el plano en el que los cuerpos orbitan la Vía Láctea.
@MichaelGuinn, podría hacer eso como una pregunta separada si quisiera detalles, pero la mejor manera de escapar de la galaxia es apuntar a lo largo del vector de velocidad del Sol y acelerar de esa manera, porque cuando alcanza la velocidad de escape solar ya está viajando a la velocidad del sol en relación con el centro galáctico (alrededor de 200 km/s), lo que significa que necesita menos Δ v para alcanzar la velocidad de escape galáctico (alrededor de 550 km/s). Acelerar en la dirección opuesta ( retrógrada ) te ralentiza, bajando tu órbita más cerca del centro galáctico.
¿Por qué las naves espaciales no se quedan atrás una vez en el espacio profundo?
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