Kaikki ovat nähneet videoita ja kuvia astronauteista avaruudessa. Katselemme heistä jokaista lähetystä sekä Kansainvälisellä avaruusasemalla olevia astronautteja, jotka leijuvat kevyesti avaruudessa. Jos kysyisit keneltäkään, miksi astronautit ovat painottomia avaruudessa, he luultavasti kaikki sanoisivat ”koska siellä ei ole painovoimaa” – mutta se, olisi väärin.
Tässä on tilanne ja kysymys sinulle: Tiedämme, että maapallolla on vetovoima kuuhun, ja että kuu on 384 400 km päässä. Jos siis maapallolla on vetovoima kuuhun, miksei se vaikuttaisi myös kansainväliseen avaruusasemaan, joka on vain 330 km päässä?
Vastaus tähän on vain hieman monimutkaisempi, mutta lähtökohtana on se, että avaruudessa on jonkin verran painovoimaa, joten astronauttien painottomalla tilalla ei ole mitään tekemistä painovoiman kanssa.
Todellisuudessa astronautit todella putoavat ja samoin avaruusasema. Täytyy myös muistaa, että planeetan ympärillä on tonneittain avaruusromua sekä satelliitteja, jotka ovat avaruudessa. Ne kaikki putoavat myös.
Juuri nyt luultavasti sanot ”ei voi olla totta”. Jos avaruusasema ja astronautit putoaisivat, ne olisivat jo osuneet maahan. Ne eivät ole osuneet maahan sen takia, että ne putoavat ja kulkevat hyvin nopeasti. Se on myös nopeus, joka estää heitä putoamasta maahan. Putoamisen ja nopeuden yhdistelmä antaa astronauteille ja kansainväliselle avaruusasemalle sekä satelliiteille ja kaikelle muulle siellä leijuvalle painottomuuden tunteen.
Maailman ympärillä olevien esineiden on kuljettava tiettyä nopeutta, jotta ne eivät törmää ja pala maan ilmakehään. Niiden on kuljettava vähintään 28 160 km/h. Lisäksi maapallo on pyöreä ja se tarkoittaa, että niiden ”pudotessa” se kaartuu pois niiden alta. Nopeus yhdistettynä maapallon kaarevuuteen tarkoittaa, että kun ne liikkuvat nopeammin kohti maapalloa, se itse asiassa kaartuu poispäin niistä. Koska astronautit ja avaruusasema kulkevat samaa nopeutta, heillä on painottomuuden tunne.
Täällä maapallolla on tilanteita, joissa voi tuntea saman kuin astronautit kokevat. Jos olet koskaan ollut vuoristoradassa, tiedät, että kun se suuntaa ylös ja yli huipulle, tuntuu kuin lentäisit ulos istuimestasi. Se on sama painoton tunne, ja se johtuu nopeuden ja vuoristoradan kaarevuuden yhdistelmästä sen laskeutuessa alas. Ja silti olet todellakin putoamassa vuoristoradan huipulta.
Samat fysiikan periaatteet, jotka pätevät vuoristorataan, pätevät astronautteihin avaruudessa: nopeus yhdistettynä putoamiseen kohti jotakin, joka kaartuu poispäin, voi tuntua painottomuudelta. Jos on kaksi kohdetta, kuten avaruusasema ja astronautti, ja molemmat kulkevat samalla nopeudella, näyttää siltä, että kumpikaan ei liiku ja silti molemmat ovat painottomia.