Freigabe- oder Fluchtgeschwindigkeit

Beschreibung des Bildes: Die Erde hat eine Masse von 5.972²⁴kg und einem Radius von 6371 km beträgt seine minimale Flucht- bzw. Fluchtgeschwindigkeit 11.186 km/s bzw. 40.270 km/h. Die minimale Fluchtgeschwindigkeit wird auch zweite kosmische Geschwindigkeit genannt, sie entspricht der Fluchtgeschwindigkeit eines Körpers, der sich dauerhaft von der Erde entfernt. Die erste kosmische Geschwindigkeit ist die minimale Satellitengeschwindigkeit (7,9 km/s), um ein Raumschiff in eine niedrige Umlaufbahn (<2000 km) zu bringen. Die dritte kosmische Geschwindigkeit ist die Fluchtgeschwindigkeit, um ein Raumschiff aus der Erdumlaufbahn aus dem Sonnensystem zu bringen (42,1 km/s).

Freisetzungsgeschwindigkeit im Sonnensystem

Gravitas(Tiefe der Persönlichkeit) war neben Pietas (Pflicht, Hingabe), Dignitas (Charisma, Selbstachtung) und Virtus (moralische Exzellenz) eine der römischen Tugenden, das Gegenteil der Tugend ist das Laster.

In der Astronomie ist dieSchwerkraftist ein Begriff, der aus dem Mittelalter stammt und von verwendet wirdIsaac Newton(1643-1727), um von der Anziehungskraft der Erde zu sprechen, die auf eine in der Nähe befindliche Masse ausgeübt wird. Es ist die Kraft des Gravitationsfeldes, die uns an der Erdoberfläche hält. In Wirklichkeit lässt es uns kontinuierlich in Richtung des Erdmittelpunkts fallen, aber wir werden von der festen Oberfläche unseres Planeten gehalten.

Die Gravitation wirkt in sehr großer Entfernung in alle Richtungen auf alle Objekte mit Masse, das heißt, sie ist eine unsichtbare und universelle Anziehungskraft der Materie, die direkt mit ihrer Masse verbunden ist. Die Gravitation ist nicht abschirmbar, das heißt, wir können ihr nicht entkommen. Dieses Konzept ist in der Astronomie von grundlegender Bedeutung, da es alle Flugbahnen von Weltraumumlaufbahnen erklärt.

Wie kann sich ein Körper von der Anziehungskraft eines anderen Körpers lösen und dieser entkommen?

DortFlucht- oder FreigabegeschwindigkeitDamit ein Körper der Anziehungskraft eines anderen Körpers endgültig entkommen kann, hängt diese Geschwindigkeit von der Masse und dem Radius des Körpers ab.

Auf einem sehr kleinen Körper wie Deimos (Marsmond), dessen Abmessungen ≈8×6×5 km betragen, würde es ausreichen, mit 20 km/h (5,556 m/s) zu laufen, um den Boden zu verlassen und Deimos endgültig zu entkommen. Aber für die Erde, die eine Masse von 5,972E24 kg und einen Radius von 6371 km hat, ist diese Fluchtgeschwindigkeit schwieriger zu erreichen, sie beträgt 11,186 km/s oder 40.270 km/h. Auf einem Stern, der massereicher als die Erde ist, wird es noch schwieriger sein, eine Fluchtgeschwindigkeit zu erreichen. Dies ist der Fall bei der Sonne, die 333.000 Mal massereicher und 109 Mal größer als die Erde ist. Die Fluchtgeschwindigkeit der Sonne beträgt ≈617 km/s.

Beispiele für Fluchtgeschwindigkeiten

Star-Release-Geschwindigkeit

Beschreibung des Bildes: Die seit dem 18. Jahrhundert in Betracht gezogene Theorie zur Existenz von Schwarzen Löchern besagt, dass es sich um Objekte handelt, die so dicht sind, dass ihre Fluchtgeschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit ist. Da Licht ihre Oberflächengravitationskraft nicht überwinden kann und gefangen bleibt, wurden sie natürlich „Schwarze Löcher“ genannt. Die Theorie definiert auch genau die Stärke des Gravitationsfeldes eines Schwarzen Lochs. Es ist so, dass kein Teilchen, das seinen Horizont (theoretische Grenze) überschreitet, entkommen kann. Bildnachweis: V. Beckmann (GSFC der NASA) et al., ESA.

Ein großer Teil der Sterne in der Galaxie hat eine Flucht- oder Freisetzungsgeschwindigkeit von einigen hundert km/s. Wenn wir viel größere Freisetzungsgeschwindigkeiten messen wollen, müssen wir Weiße Zwerge beobachten, denn ein Weißer Zwerg mit einer Sonnenmasse hat einen Radius in der Größenordnung des Erdradius. Daher wird es einem Objekt in der Nähe seiner Oberfläche große Schwierigkeiten bereiten, zu entkommen; Die Fluchtgeschwindigkeit an der Oberfläche von Weißen Zwergen beträgt einige tausend km/s.

Hinweis: DieWeiße Zwergesind Überreste erloschener Sterne. Es ist die vorletzte Phase in der Entwicklung von Sternen, deren Masse zwischen dem 0,3- und 1,4-fachen der Sonnenmasse liegt. Die Dichte eines Weißen Zwergs ist sehr hoch. Ein Weißer Zwerg mit einer Sonnenmasse hat einen Radius in der Größenordnung des Erdradius. Der Durchmesser des Weißen Zwergs hängt nicht von seiner Temperatur, sondern von seiner Masse ab; je größer seine Masse, desto kleiner sein Durchmesser. Es gibt jedoch einen Wert, oberhalb dessen ein Weißer Zwerg nicht existieren kann, das ist die Chandrasekhar-Grenze. Jenseits dieser Masse reicht der Druck der Elektronen nicht aus, um die Schwerkraft auszugleichen, und der Stern zieht sich weiter zusammen, bis er zu einem Neutronenstern wird.

In Neutronensternen sind die Freisetzungsraten sogar noch höher. Tatsächlich sind Neutronensterne sehr klein und sehr dicht. Sie konzentrieren die Masse eines Sterns wie der Sonne in einem Umkreis von etwa 10 km. Da der Radius sehr klein ist, ist das Schwerkraftfeld an der Oberfläche noch höher und es ist noch schwieriger, ihm zu entkommen. Die Fluchtgeschwindigkeit kann 200.000 km/s oder 66 % der Lichtgeschwindigkeit erreichen.

Hinweis: DieNeutronensternesind sehr kleine, aber sehr dichte Objekte. Sie konzentrieren die Masse eines Sterns wie der Sonne in einem Radius von etwa 10 km. Dabei handelt es sich um Überreste sehr massereicher Sterne mit mehr als zehn Sonnenmassen. Wenn ein massereicher Stern das Ende seiner Existenz erreicht, kollabiert er in sich selbst und erzeugt eine beeindruckende Explosion, die Supernova genannt wird. Diese Explosion verteilt enorme Mengen an Materie im Weltraum, verschont jedoch den dichten Kern des Sterns. Dieser Kern zieht sich weiter zusammen und verwandelt sich größtenteils in einen riesigen Neutronenkern.

Fluchtgeschwindigkeit eines Schwarzen Lochs

Mit Schwarzen Löchern erreichen wir dasFluchtgeschwindigkeitsbegrenzungwelches das des Lichts ist. Schwarze Löcher sind massive Objekte, deren Gravitationsfeld so intensiv ist, dass es jegliche Form von Materie oder Strahlung am Entweichen hindert. Die Theorie von Schwarzen Löchern besagt, dass es sich um Objekte handelt, die so dicht sind, dass ihre Fluchtgeschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit (300.000 km/s) ist.