سرعت گریز در اجرام فضایی

   سرعت گریز در اجرام فضایی

هر جرمی دارای نیروی جاذبه می‌باشد. هرچه جرم جسم بیشتر باشد، نیروی گرانشی آن نیز بیشتراست. و هرچه جرم جسم کم‌تر باشد نیروی جاذبه آن کم‌تر خواهد بود. حال اگر بخواهیم بر این نیرو غلبه کنیم باید نیرویی بیشتر از نیروی جاذبه، و برخلاف آن بر جسمی وارد کنیم تا بتوان، جسم را از میدان گرانشی جرم مورد نظر فراری داد. اگر جاذبه قوی باشد باید نیروی بیشتر و اگر جاذبه ضعیف باشد نیروی کم‌تری لازم است. این نیرو را سرعت گریز می‌نامند.

     یک کشش جاذبه‌ای قوی به آن معنی نیست که ما هرگز نمی‌توانیم از سطح آن جرم جدا شویم. برای فرار از دست نیروی گرانشی باید، با سرعت کافی حرکت کنیم، حتی از اجرام بزرگ هم می‌توان فاصله گرفت. دلیل آن این است که هرچه فاصله ما از جرم بیشتر باشد، کشش جاذبه‌ای وارد بر ما کم‌تر خواهد بود.

     مثلا"، وقتی جسمی در حال دور شدن از کره‌ی زمین است، جاذبه‌ی زمین آن را به سوی خود می‌کشد و به تدریج سرعت آن را کم کرده و بالاخره به سمت خود برمی‌گرداند. اما اگر جسم با سرعت کافی حرکت کند، می‌تواند در حین کاهش سرعت خود، آن‌قدر از زمین فاصله بگیرد که دیگر جاذبه‌ی زمین نتواند بیشتر از آن سرعتش را کم کند. این جسم هم‌چنان به حرکت خود ادامه داده و دیگر هیچ وقت به سمت زمین بر نخواهد گشت.

     سرعتی که برای دور شدن از زمین لازم است به طور کلی سرعت گریز نامیده می‌شود.

     برای زمین سرعت گریز 5/11 کیلومتر بر ثانیه است. هر موشکی که بتواند با سرعت 5/11 کیلومتر در مدت یک ثانیه از جو زمین خارج شود، دیگر روی زمین سقوط نخواهد کرد. سرعت گریز زمین خیلی زیاد نیست. ما می‌توانیم سفینه‌های فضایی را از زمین به فضای بیرون پرتاب کنیم. هرچه جرم جسم بیشتر باشد، دورشدن آن مشکل‌تر است.

     در مورد مشتری که سیاره‌ای بزرگ‌تر از زمین است و میدان گرانشی قوی‌تری دارد، سرعت گریز در آن 5/60 کیلومتر بر ثانیه است.

     سرعت گریز برای خورشید 617 کیلومتر بر ثانیه است.

     سرعت گریز برای ستاره شباهنگ ب 3400 کیلومتر بر ثانیه است.

     سرعت گریز برای یک ستاره نوترونی هم جرم خورشید، از سطح آن 192360 کیلومتر بر ثانیه است. در واقع، برای جسمی که در سطح ستاره نوترونی قرار گرفته، جدا شدن کار بسیار مشکلی خواهد بود. اما نور می‌تواند از عهده‌ی این کار برآید. سرعت حرکت نور 300000کیلومتر بر ثانیه است. پرتوهای دیگر هم که از امواج مشابه نور ساخته شده‌اند ولی طول موج آن‌ها بلند‌تر یا کوتاه‌تر از نور است، می‌توانند سطح ستاره نوترونی را ترک کنند. مانند امواج رادیویی و اشعه ایکس. به همین دلیل است که ما می‌توانیم ستاره نوترونی را کشف کنیم.

     اگر ما فاصله خود را از مرکز یک جسم فضایی دو برابر کنیم، کشش جاذبه‌ای آن به یک چهارم کاهش خواهد یافت. مثلا" اگر در سطح یک ستاره نوترونی باشیم، ما فقط 8 کیلومتر از مرکز آن فاصله خواهیم داشت. بنابراین، در فاصله 8 کیلومتری از سطح آن، فاصله ما از مرکز ستاره دو برابر شده و کشش جاذبه‌ای ستاره‌ی نوترونی، در اثر دور شدن از آن، با سرعت بیشتری (یک چهارم) کاهش پیدا می‌کند.

     هرچه چگالی (جرم یک سانتی‌مترمکعب از هر جسمی) بیشتر، بیشتر و بیشتر باشد، سرعت گریز هم بیشتر، بیشتر و بیشتر خواهد بود. حال اگر سرعت گریز بیشتر از 300000 کیلومتر بر ثانیه برسد، آن وقت نور، امواج رادیویی اشعه‌ی ایکس و پرتوهای دیگر نمی‌توانند ستاره را ترک کنند. هیچ چیزی نمی‌تواند از آن خارج شود، زیرا که دانشمندان کاملا" مطمئن هستند که هیچ چیزی نمی‌تواند سریع‌تر از نور حرکت کند.

     چنین ستاره‌ای در فضا، هر چیزی که بخواهد از نزدیکی آن عبور کند، در دام آن خواهد افتاد. با سقوط چیزهای مختلف در آن، این چیز کوچک به صورت حفره‌ای در فضا در می‌آید. چون نور و دیگر پرتوها هم نمی‌توانند از آن خارج شوند، مطلقا" سیاه دیده می‌شود. بنابراین، چنین چیزی یک حفره سیاه یا سیاه‌چاله (Black hole)خواهد بود.