Uzay
13.11.2016
3,270 Gösterim
Kaçış Hızı veya Kurtulma Hızı Nedir?
Tüm gök cisimleri; yıldızlar, gezegenler veya asteroidler, kütlesi oranında diğer cisimleri kendine doğru çeker. Bu çekim gücüne kütleçekim denilmektedir. Kütleçekim gücü, çeken cismin kütlesi ile doğru orantılı olarak artmaktadır.
Gezegen ve yıldızların bu güçlü çekim kuvvetlerinden kurtulabilmek için onlardan belirli bir hızda uzaklaşmak gerekir. Mesela bir gezegenden uzaya çıkılmak istendiğinde, gezegenin kütlesi küçükse daha yavaş, büyükse daha hızlı yükselmek gerekir. Kısaca kurtulma hızı; bir cismin kendisini etkileyen kütleçekim alanından kurtulabilmesi için ulaşması gereken sürati ifade eder.
Dünya gibi büyük kütleli cisimler, kendisinden daha küçük kütleli cisimleri kendilerine doğru çekerler. Küçük kütleli cisimler de kendilerinden daha büyük kütleli cisimleri çekerler ama küçük kütleli cisimlerin güçleri yetmediği için büyük kütleli cisimlerin üzerlerine düşerler.
Örnek vermek gerekirse; Dünya'nın çekim alanından kurtulabilmek için uzaya doğru saniyede 11 km'lik bir hıza ulaşmak gerekir. Neptün gezegeni gibi daha büyük kütleli bir gezegen için bu kaçış hızının saniyede 23,5 km olması gereklidir. Jüpiter'de ise kütlesi daha büyük olduğundan dolayı, Jüpiter'in kaçış hızı saniyede 59,5 km'dir. Mars gibi daha küçük kütleli gezegenlerin yüzeyinden havalanarak yörüngeye çıkmak ise bir önceki bahsi geçen gezegenlerden daha kolaydır; saniyede yalnızca 5 km'lik hıza ulaşmak yeterli olur. Çok daha düşük kütleli ve küçük bir gökcismi olan Dünya'nın uydusu Ay için bu hız saniyede 2,3 km'dir.
Bir uzay aracının Dünya'dan havalanıp yörüngeye girmesi için büyük roketler gerekirken, Ay'da bu işi gerçekleştirmek için daha basit roketler yeterli olacaktır. Çünkü Ay'ın kütleçekimi Dünya'nın kütleçekiminden 6 kat daha azdır.
Gökcisminin kütlesi büyüdükçe kaçış hızı artacağından dolayı gezegenden uzaklaşmak isteyen kişinin kaçış hızının çok daha hızlı olmak gerekiyor, aksi takdirde gezegenin yüzeyinden uzaklaşılamıyor. Buna önek olarak; bir kişinin taşı yukarı fırlatması ve taşın belli bir yüksekliğe kavuştuktan sonra tekrar yere düşmesi örnek gösterilebilir. Fırlatılan taşın hızı yeterli olmadığı için Dünya'nın çekim gücü üstün geliyor ve taşı tekrar kendine çekiyor. Bu örnek Güneş üzerinde denendiği takdirde, fırlatılan taş yalnızca birkaç milimetre yükselecektir. Çünkü Güneş'in kütleçekim kuvveti, buna bağlı olarak da kaçış hızı, saniyede 617 km gibi olağanüstü bir büyüklüktedir.
Kaçış hızı ya da kurtulma hızı yalnızca cismin kütlesine bağlı değil, o kütlenin ne kadarlık bir alan içine sıkışmış olduğuyla ilgilidir, yani yoğunluyla da alakalıdır. Dünya'nın çapı yaklaşık olarak 13.000 km'dir. Eğer Dünya, içindeki kütle miktarı aynı kalacak bir şekilde, yarıçapı 3.250 km'ye düşecek kadar, yani 4 katı küçüklüğünde sıkıştırılırsa, kaçış hızı da iki kat yükselerek saniye'de 22 km'ye çıkacaktır. 8 kat sıkıştırılırsa 44 km, 16 kat sıkıştırılırsa 88 km... Bu bilgiye göre bir gökcisminin yoğunluğu arttıkça, kütleçekimi ve buna bağlı olarak yüzeyinden kaçış hızı da artış gösteriyor.
Başka bir örnekle; yarıçapı 700.000 km olan Güneş'in, kütlesini sabit tutularak yarıçapı 3km'ye kadar sıkıştırıldığı düşünülsün. Bu olduğunda, Güneş'in yüzeyinden kurtulma hızı, saniyede 300.000 km'ye kadar çıkacaktır. Bilindiği üzere bu hız ışık hızıdır. O halde, bir cisim yeterince sıkıştırılırsa, yüzeyindeki kütleçekim miktarı o kadar çok artar ki, ışık hızı dahi ondan kurtulmak için yeterli olmaz. Bir gökcisminin ışığın bile kaçamayacağı noktaya kadar sıkıştırılması gereken boyuta Schwarzchild Yarıçapı deniliyor ve bu noktadan sonra cisim bir kara deliğe dönüşüyor.
Eğer Güneş, Schwarzchild Yarıçapı'na kadar sıkıştırılabilseydi, Güneş'in yüzeyinden gökyüzüne tutulan bir ışık, asla hiçkimse tarafından görülemeyecekti, çünkü tutulan bu ışık, Güneş'in çekim gücünden kurtulup uzaya asla ulaşamayacaktı. Yani Güneş bu durumda bir kara delik olacaktı. Kara deliklerin ne olduğu ve neden adının kara olduğu da buradan gelmektedir.
Ayrıca bu konuyla bağlantılı olan "Kara Delik Oluşturmanın Formülü: Schwarzschild Yarıçapı" başlıklı içeriği inceleyebilirsiniz.