Сила тяжести, действующая на объект, определяется законом всемирного тяготения, который гласит, что сила ( F ) между двумя массами ( m_1 ) и ( m_2 ) на расстоянии ( r ) друг от друга равна:
[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} ]
где ( G ) — гравитационная постоянная.
Для космического корабля, находящегося на расстоянии трех земных радиусов от центра планеты, его расстояние от центра Земли равно ( 3R ), где ( R ) — радиус Земли. На этом расстоянии сила тяжести будет:
[ F_1 = G \frac{M m}{(3R)^2} = \frac{G M m}{9R^2} ]
где ( M ) — масса Земли, ( m ) — масса космического корабля.
Когда космический корабль приземляется на космодром, он оказывается на поверхности Земли, и расстояние до центра планеты становится равным ( R ). Сила тяжести в этом случае будет:
[ F_2 = G \frac{M m}{R^2} ]
Теперь сравним эти две силы. Мы видим, что сила тяжести на поверхности Земли в 9 раз больше силы тяжести на расстоянии трех радиусов Земли от её центра:
[ \frac{F_2}{F_1} = \frac{G \frac{M m}{R^2}}{G \frac{M m}{9R^2}} = 9 ]
Таким образом, когда космический корабль перемещается с расстояния трех земных радиусов от центра планеты на её поверхность, сила тяжести увеличивается в 9 раз. Это объясняется квадратичной зависимостью силы тяжести от расстояния в законе всемирного тяготения.