Первая космическая скорость (орбитальная скорость) — это минимальная скорость, которую должен иметь объект, чтобы находиться на круговой орбите вокруг планеты, находясь непосредственно на её поверхности (или на уровне моря, если речь идёт о Земле).
Для расчета первой космической скорости используется следующая формула:
[ v_1 = \sqrt{\frac{G \cdot M}{R}} ]
где:
- ( v_1 ) — первая космическая скорость,
- ( G ) — гравитационная постоянная ((6.67430 \times 10^{-11} \, \text{м}^3 \cdot \text{кг}^{-1} \cdot \text{с}^{-2})),
- ( M ) — масса планеты,
- ( R ) — радиус планеты.
Дано:
- Радиус планеты ( R = 6400 \, \text{км} = 6.4 \times 10^6 \, \text{м} ),
- Масса планеты ( M = 3 \times 6 \times 10^{24} \, \text{кг} = 18 \times 10^{24} \, \text{кг} ).
Теперь подставим эти значения в формулу:
[ v_1 = \sqrt{\frac{6.67430 \times 10^{-11} \, \text{м}^3 \cdot \text{кг}^{-1} \cdot \text{с}^{-2} \times 18 \times 10^{24} \, \text{кг}}{6.4 \times 10^6 \, \text{м}}} ]
Преобразуем выражение под корнем:
[ v_1 = \sqrt{\frac{6.67430 \times 18 \times 10^{-11 + 24}}{6.4 \times 10^6}} ]
[ v_1 = \sqrt{\frac{120.1374 \times 10^{13}}{6.4 \times 10^6}} ]
[ v_1 = \sqrt{18.77146875 \times 10^6} ]
[ v_1 \approx \sqrt{18.77146875 \times 10^6} ]
[ v_1 \approx 4334 \, \text{м/с} ]
Таким образом, первая космическая скорость для планеты с массой, в три раза превышающей массу Земли, и радиусом, равным радиусу Земли (6400 км), составляет примерно 4334 м/с.