Чому земля не падає?

Закон всесвітнього тяжіння говорить нам про те, що всі тіла знаходяться між собою в гравітаційній взаємодії, тобто взаємно притягуються один до одного. Причому сила, з якою одне тіло притягує до себе інше, прямо пропорційна масі цього тіла. Якщо маси тіл непорівнянні один з одним, і одне тіло в сотні або тисячі разів важче іншого, то тяжче тіло повністю притягне до себе легке.

Кожен день ми бачимо, як який-небудь предмет падає на землю. Це планета Земля як фізичне тіло притягує до себе річ, що втратила опору.

Але ж Земля і сама знаходиться поблизу від ще більш важкого небесного тіла - Сонця. Маса Сонця в 333 000 більше маси Землі, так чому Земля не падає на Сонце?

Вся справа в тому, що сила, з якою Земля притягується до Сонця, врівноважується відцентровою силою, що діє на Землю при її русі по колу навколо Сонця.

Що таке відцентрова сила

Відцентрова сила - це сила, яка впливає на тіла при їх обертальному русі по колу. При цьому обертається тіло прагне полетіти від центру цієї окружності з постійним прискоренням. Відцентрове прискорення залежить від швидкості обертання тіла. Чим вище швидкість, тим більше прискорення.

Показовий приклад. Візьмемо кулька, підвішений на мотузці. У спокійному стані кулька під впливом гравітаційної сили Землі висить на мотузці в напрямку вертикально вниз. Це на нього діє сила тяжіння Землі. Повністю впасти на землю йому не дає тільки сила натягу нитки.

Якщо кулька розкрутити в горизонтальній площині з великою швидкістю, на нього почне діяти відцентрова сила. Шарик більше не буде висіти вертикально вниз, а стане обертатися в горизонтальній площині і ніби віддалятися від центру обертання. Можна навіть фізично відчути, як обертається кулька розтягує мотузку. А утримує кульку біля центру обертання все та ж сила натягу нитки. Якщо розкрутити кульку до такої швидкості, що відцентрова сила стане більше сили натягу нитки, то нитка порветься, і кулька полетить по прямій, перпендикулярній радіусу його обертання. Але при цьому обертатися далі він не буде, відцентрова сила зникне і, пролетівши трохи, кулька впаде на землю (самі розумієте, чому).

Відцентрова сила обертання Землі

Аналогічна взаємодія спостерігається і при русі Землі навколо Сонця. Відцентрова сила, що діє на Землю при її обертанні, видаляє її від центру обертання (тобто від Сонця). Але якщо Земля припинить обертатися навколо Сонця і зупиниться, то Сонце притягне її до себе.

З іншого боку, сила тяжіння Сонця врівноважує відцентрову силу обертання Землі. Сонце притягує Землю, Земля не може полетіти від центру свого обертання і рухається по постійній орбіті навколо Сонця. Але якщо швидкість обертання Землі багаторазово збільшиться, і відцентрова сила перевищить силу тяжіння Сонця, то Земля полетить у відкритий космос і якийсь час буде летіти як комета, поки не потрапить під притягання іншого тіла з ще більшою масою.

Так само і Місяць не падає на Землю (про це - у статті Чому Місяць не падає на Землю), А ось метеорити падають (Чому зірки падають).

Ще цікаве питання: чому Земля обертається навколо Сонця? Про це читайте в статті Чому обертається Земля.