ISS e assenza di peso (caduta libera)

Testo

La Stazione Spaziale Internazionale orbita a $\sim 400\ \text{km}$ sopra la Terra. Gli astronauti a bordo sono “senza peso”. Significa che la gravità terrestre là non agisce? Cos’è davvero che gli astronauti sperimentano?

Soluzione

La gravità c’è ancora, ed è forte. A $400\ \text{km}$ il raggio orbitale è $r = R_T + h \approx 6{,}77\cdot 10^6\ \text{m}$. L’accelerazione di gravità vale: $g(r) = \frac{GM_T}{r^2} = \frac{3{,}98\cdot 10^{14}}{(6{,}77\cdot 10^6)^2} \approx \frac{3{,}98\cdot 10^{14}}{4{,}58\cdot 10^{13}} \approx 8{,}7\ \text{m/s}^2$

Confrontando col valore in superficie: $\frac{g(r)}{g_0} = \frac{8{,}7}{9{,}8} \approx 0{,}89 = 89\%$

La gravità a bordo è ancora quasi il $90\%$ di quella al suolo: non è affatto assente.

Cosa sperimentano davvero: la caduta libera. La stazione e gli astronauti orbitano insieme, cioè cadono insieme verso la Terra con la stessa accelerazione $g(r)$. Poiché cadono all’unisono, non c’è alcuna forza di contatto tra astronauta e pavimento: manca la reazione normale che a terra “sentiamo” come peso. La sensazione di assenza di peso è quindi microgravità dovuta alla caduta libera, non alla mancanza di gravità.

$\ev{\text{La gravità agisce (}\sim 89\%\text{); gli astronauti sono in caduta libera, quindi senza reazione del pavimento: microgravità.}}$

Collegamenti

Argomenti: Gravitazione Concetti: Forza peso · Legge di gravitazione universale · Orbite Oggetti: Satellite