|
سرعت گريز در اجرام فضايي |
هر جرمي داراي نيروي جاذبه ميباشد. هرچه جرم جسم بيشتر باشد، نيروي گرانشي آن نيز بيشتر است. و هرچه جرم جسم كمتر باشد نيروي جاذبه آن كمتر خواهد بود. حال اگر بخواهيم بر اين نيرو غلبه كنيم بايد نيرويي بيشتر از نيروي جاذبه، و برخلاف آن بر جسمي وارد كنيم تا بتوان، جسم را از ميدان گرانشي جرم مورد نظر فراري داد. اگر جاذبه قوي باشد بايد نيروي بيشتر و اگر جاذبه ضعيف باشد نيروي كمتري لازم است. اين نيرو را سرعت گريز مينامند.
يك كشش جاذبهاي قوي به آن معني نيست كه ما هرگز نميتوانيم از سطح آن جرم جدا شويم. براي فرار از دست نيروي گرانشي بايد، با سرعت كافي حركت كنيم، حتي از اجرام بزرگ هم ميتوان فاصله گرفت. دليل آن اين است كه هرچه فاصله ما از جرم بيشتر باشد، كشش جاذبهاي وارد بر ما كمتر خواهد بود.
مثلا"، وقتي جسمي در حال دور شدن از كرهي زمين است، جاذبهي زمين آن را به سوي خود ميكشد و به تدريج سرعت آن را كم كرده و بالاخره به سمت خود برميگرداند. اما اگر جسم با سرعت كافي حركت كند، ميتواند در حين كاهش سرعت خود، آنقدر از زمين فاصله بگيرد كه ديگر جاذبهي زمين نتواند بيشتر از آن سرعتش را كم كند. اين جسم همچنان به حركت خود ادامه داده و ديگر هيچ وقت به سمت زمين بر نخواهد گشت.
سرعتي كه براي دور شدن از زمين لازم است به طور كلي سرعت گريز ناميده ميشود.
براي زمين سرعت گريز 5/11 كيلومتر بر ثانيه است. هر موشكي كه بتواند با سرعت 5/11 كيلومتر در مدت يك ثانيه از جو زمين خارج شود، ديگر روي زمين سقوط نخواهد كرد. سرعت گريز زمين خيلي زياد نيست. ما ميتوانيم سفينههاي فضايي را از زمين به فضاي بيرون پرتاب كنيم. هرچه جرم جسم بيشتر باشد، دورشدن آن مشكلتر است.
در مورد مشتري كه سيارهاي بزرگتر از زمين است و ميدان گرانشي قويتري دارد، سرعت گريز در آن 5/60 كيلومتر بر ثانيه است.
سرعت گريز براي خورشيد 617 كيلومتر بر ثانيه است.
سرعت گريز براي ستاره شباهنگ ب 3400 كيلومتر بر ثانيه است.
سرعت گريز براي يك ستاره نوتروني هم جرم خورشيد، از سطح آن 192360 كيلومتر بر ثانيه است. در واقع، براي جسمي كه در سطح ستاره نوتروني قرار گرفته، جدا شدن كار بسيار مشكلي خواهد بود. اما نور ميتواند از عهدهي اين كار برآيد. سرعت حركت نور 300000كيلومتر بر ثانيه است. پرتوهاي ديگر هم كه از امواج مشابه نور ساخته شدهاند ولي طول موج آنها بلندتر يا كوتاهتر از نور است، ميتوانند سطح ستاره نوتروني را ترك كنند. مانند امواج راديويي و اشعه ايكس. به همين دليل است كه ما ميتوانيم ستاره نوتروني را كشف كنيم.
اگر ما فاصله خود را از مركز يك جسم فضايي دو برابر كنيم، كشش جاذبهاي آن به يك چهارم كاهش خواهد يافت. مثلا" اگر در سطح يك ستاره نوتروني باشيم، ما فقط 8 كيلومتر از مركز آن فاصله خواهيم داشت. بنابراين، در فاصله 8 كيلومتري از سطح آن، فاصله ما از مركز ستاره دو برابر شده و كشش جاذبهاي ستارهي نوتروني، در اثر دور شدن از آن، با سرعت بيشتري (يك چهارم) كاهش پيدا ميكند.
هرچه چگالي (جرم يك سانتيمترمكعب از هر جسمي) بيشتر، بيشتر و بيشتر باشد، سرعت گريز هم بيشتر، بيشتر و بيشتر خواهد بود. حال اگر سرعت گريز بيشتر از 300000 كيلومتر بر ثانيه برسد، آن وقت نور، امواج راديويي اشعهي ايكس و پرتوهاي ديگر نميتوانند ستاره را ترك كنند. هيچ چيزي نميتواند از آن خارج شود، زيرا كه دانشمندان كاملا" مطمئن هستند كه هيچ چيزي نميتواند سريعتر از نور حركت كند.
چنين ستارهاي در فضا، هر چيزي كه بخواهد از نزديكي آن عبور كند، در دام آن خواهد افتاد. با سقوط چيزهاي مختلف در آن، اين چيز كوچك به صورت حفرهاي در فضا در ميآيد. چون نور و ديگر پرتوها هم نميتوانند از آن خارج شوند، مطلقا" سياه ديده ميشود. بنابراين، چنين چيزي يك حفره سياه يا سياهچاله (Black hole )خواهد بود.