Κοσμική Ταχύτητα

Κοσμική ταχύτητα – Ταχύτητα διαφυγής

Ταχύτητα διαφυγής (αγγλικά: escape velocity) χαρακτηρίζεται οποιαδήποτε ταχύτητα που υπερνικά ενάντια δράση. Ειδικότερα στην Αστρονομία, Αστροναυτική και Κοσμογραφία ως ταχύτητα διαφυγής χαρακτηρίζεται η ελάχιστη αρχική ταχύτητα που θα πρέπει να αναπτύξει ένα σώμα (π.χ. ένας πύραυλος) προκειμένου να υπερνικήσει τη βαρυτική έλξη που υφίσταται αυτό στην επιφάνεια ενός ουρανίου σώματος. Για να διαφύγει από τη βαρύτητα ενός ουράνιου σώματος ένας πύραυλος πρέπει να έχει κινητική ενέργεια που να ξεπερνά την δυναμική του ενέργεια στο βαρυτικό πεδίο του ουράνιου σώματος. Σε κάθε ουράνιο σώμα παρατηρείται διαφορετική ένταση βαρύτητας, συνεπώς διαφορετική είναι και η ταχύτητα διαφυγής η οποία μειώνεται υψομετρικά από την επιφάνειά του. Όσο πιο μακριά βρίσκονται τα κέντρα των μαζών δύο σωμάτων, τόσο μικρότερη είναι η ταχύτητα διαφυγής του ενός ως προς το άλλο. Είναι αξιοσημείωτο ότι η ταχύτητα αυτή είναι ανεξάρτητη της μάζας του σώματος που χρειάζεται να αποκτήσει την παραπάνω ταχύτητα ώστε να διαφύγει από τη βαρυτική έλξη ενός σφαιρικού σώματος, γεγονός το οποίο οφείλεται εξ' ολοκλήρου στην ιδιαίτερη φύση της βαρύτητας. Η ταχύτητα διαφυγής στην επιφάνεια της Γης, μη λαμβάνοντας υπόψη την αντίσταση της ατμοσφαίρας, είναι ≈11.2 km/s (χλμ./δευτερόλεπτο), στη Σελήνη ≈2.4 km/s και στον Ήλιο ≈617.5 km/s. Οι αριθμοί αυτοί ισχύουν υποθέτοντας ότι τα προηγούμενα ουράνια σώματα είναι τέλειες σφαίρες. Η ταχύτητα διαφυγής ελαττώνεται όσο απομακρύνεται το ένα σώμα από το άλλο. Αν το μικρότερο σώμα αναπτύξει ταχύτητα μικρότερη της ταχύτητας διαφυγής, τότε αυτό δεν πρόκειται να εγκαταλείψει το μεγαλύτερο. Συνεπώς, ένα αντικείμενο που εκτοξεύεται από την επιφάνεια της Γης με αρχική ταχύτητα μικρότερη της ταχύτητας διαφυγής δεν θα εγκαταλείψει ποτέ την βαρυτική έλξη της Γης. Στην πραγματικότητα η απαιτούμενη ταχύτητα είναι ακόμα μεγαλύτερη από την ταχύτητα διαφυγής, καθώς στο αντικείμενο θα ασκηθούν και δυνάμεις τριβής λόγω της ατμόσφαιρας της Γης. Ένα συχνό λάθος που συμβαίνει είναι ότι πολλές φορές πιστεύεται πως η ταχύτητα διαφυγής είναι η ταχύτητα που πρέπει να έχει ένας πύραυλος ή ένα διαστημόπλοιο για να διαφύγει από την έλξη της Γης. Περαιτέρω σύγχυση μπορεί επίσης να προκαλέσει η παρατήρηση ότι οι πύραυλοι που εκτοξεύονται έχουν ταχύτητες πολύ μικρότερες από την ταχύτητα διαφυγής της Γης (που αντιστοιχεί σε περίπου 34 Μαχ), κι όμως καταφέρνουν να διαφύγουν στο διάστημα. Η πηγή του λάθος βρίσκεται στην κατανόηση της έννοιας της ταχύτητας διαφυγής. Η ταχύτητα διαφυγής είναι η αρχική ταχύτητα που πρέπει να δώσουμε σε ένα αντικείμενο ώστε αυτό να διαφύγει από την έλξη ενός ουράνιου σώματος. Αντιθέτως, οι πύραυλοι και τα διαστημόπλοια δεν εκτοξεύονται στο διάστημα, αλλά καίνε συνεχώς καύσιμα μέχρις ότου να διαφύγουν από την έλξη της Γης. Ένας πύραυλος μπορεί κάλλιστα να διαφύγει από την έλξη της Γης με ταχύτητες πολύ μικρότερες από την ταχύτητα διαφυγής της Γης, δεδομένου ότι η καύση λαμβάνει τόπο με τρόπο συνεχή και με επαρκώς ταχύ ρυθμό ώστε ο πύραυλος ή το διαστημόπλοιο να υπερνικά συνεχώς την βαρυτική έλξη της Γης.

Κατσαβουνίδης Παύλος