Warum sind Menschen im Orbit um die Erde schwerelos? ISS? Satelliten? [Duplikat]

Das sind zwei verschiedene Effekte. Satelliten fallen nicht herunter, weil sie sich auf einer Kreisbahn bewegen. Tatsächlich fallen sie die ganze Zeit herunter, da die Kreisbewegung beschleunigt wird (obwohl die Geschwindigkeit den absoluten Wert nicht ändert, ändert sie die Richtung!), Es ist also eine Art "Herumfallen um die Erde".

Die zweite Frage lautet: Warum fällt ein Astronaut in einer Raumstation nicht zu Boden? Das liegt daran, dass sowohl die Station als auch der Astronaut dieselbe Kraft spüren, die beide auf einer Kreisbahn hält. Aber um auf den Boden zu fallen, sollte der Astronaut eine stärkere Kraft spüren als die Raumstation, sonst gibt es keine Nettokraft, die den Astronauten und den Boden der Station ineinander treibt.

Um Douglas Adams zu paraphrasieren: "Fliegen ist zu lernen, wie man sich auf den Boden wirft und verfehlt". So ungefähr funktionieren Orbits - Sie fallen tatsächlich die ganze Zeit, aber verfehlen den Körper, den Sie umkreisen.

Der Grund, warum Sie scheinbare Schwerelosigkeit erleben, liegt darin, dass jeder Teil Ihres Körpers gleich stark beschleunigt wird (wenn Sie beim Beschleunigen in einem Auto den gleichen Effekt erzielen könnten, hätten Sie die Standard-Sci-Fi-Trägheitsdämpfer). - und das bedeutet, dass Sie keine Informationen über die auf Ihren Körper wirkende Beschleunigung erhalten. Schließlich spüren Sie nicht die Schwerkraft, wenn Sie auf einem Stuhl sitzen – Sie spüren den Druck, den der Stuhl auf Sie ausübt, da er verhindertSie davon ab, es zu beschleunigen. Wenn der Beschleunigung nichts entgegensteht, kann man sie auch nicht spüren. Beschleunigungsmesser an Bord würden dasselbe melden – sie können tatsächlich nur Kräfte messen, die nicht gleichmäßig auf den gesamten Körper des Geräts wirken. Wenn Sie einen Beschleunigungsmesser in Ihrem Telefon haben, können Sie dies ganz einfach sehen - solange Sie ihn in der Hand halten, meldet er eine Beschleunigung von 1 g nach unten. Lassen Sie es jedoch fallen (auf ein Kissen oder ähnliches), und während des Sturzes meldet es 0 g (ohne Luftwiderstand - wenn Sie der Gleichung den Luftwiderstand hinzufügen, steigt die Beschleunigung stetig von 0 g auf 1 g, wenn sich das Objekt seinem Terminal nähert Geschwindigkeit).

Um genau zu sein, die Beschleunigung ist nicht wirklich gleichmäßig auf Ihrem Körper. Die näher an der Erde liegenden Teile werden etwas stärker angezogen als die weiter außen liegenden Teile. Dies wird als Gezeitenkraft bezeichnet, und das ist der Grund, warum wir Gezeiten auf der Erde haben (und weiter in die Vergangenheit gehend, der Grund, warum der Mond uns immer mit der gleichen Seite zugewandt ist, und in Zukunft auch, warum die Erde es auch immer tun wird Gesicht zum Mond mit der gleichen Seite). Die Sensoren in Ihrem Körper sind jedoch bei weitem nicht präzise genug, um einen so winzigen Unterschied zu registrieren (und er ist wirklich sehr winzig auf den zwei Metern des menschlichen Körpers in hunderttausend Kilometern Entfernung von der Erde). Das liegt aber nur daran, dass der Unterschied in der Anziehungskraft über Ihre Länge sehr gering ist. Der lustige Teil beginnt, wenn Sie sich einem schwarzen Loch nähern :)

Die Hauptfrage wurde bereits beantwortet, aber um einige der aufgeworfenen Tangenten abzudecken – und ein Beispiel zu geben, wo zwei Objekte in der Umlaufbahn möglicherweise nicht im freien Fall relativ zueinander sind – gibt es eine ausgezeichnete Kurzgeschichte von Larry Niven, die sich tatsächlich damit befasst Problem umkreisender Körper und was mit einer Person in einem Schiff passiert, wenn es sich einem sehr dichten Körper (in diesem Fall einem Neutronenstern) nähert. Die Geschichte ist jetzt sehr alt (mehr als 50 Jahre IIRC) und ich habe sie in letzter Zeit nicht gelesen, aber soweit ich weiß, ist die Wissenschaft immer noch solide.

http://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_Star_%28short_story%29

Spoilerwarnung

Im Wesentlichen ist der Gravitationsgradient in der Nähe eines Neutronensterns so steil, dass jedes Ende des Schiffs eine massiv unterschiedliche Beschleunigung erhält, da es näher oder weiter vom Stern entfernt ist. Dies reicht aus, damit sich Personen im Inneren des Schiffes nur dann im freien Fall befinden, wenn sie sich genau in der Mitte des Schiffes befinden.

Der Unterschied ist für die meisten Zwecke ziemlich vernachlässigbar, aber auf der ISS erleben Astronauten eher Mikrogravitation als echte Schwerelosigkeit, da sie sich in einer ausreichend niedrigen Höhe befinden, dass eine dünne Atmosphäre die Station schleppt, sie verlangsamt und dazu führt, dass sie an Höhe verliert. Sie müssen die Station alle paar Wochen wieder hochfahren. Siehe http://www.heavens-above.com/IssHeight.aspx