Strona głównaPytania → Trzecia prędkość kosmiczna

Trzecia prędkość kosmiczna

Pytanie

Pyta Oliwia

Abstrahując od ludzkich możliwości, jak wydostać się z Układu Słonecznego? Czy analogicznie do wydostania się z atmosfery ziemskiej w przestrzeń kosmiczną? Zdaje się, że Słońce siłą grawitacji trzyma w ryzach cały nasz układ planetarny — czy zatem do jego opuszczenia potrzeba odpowiedniej szybkości?

Odpowiedź

Odpowiada dr hab. Piotr Sułkowski

Rzeczywiście wydostanie się z Układu Słonecznego wymaga poruszania się z odpowiednio dużą prędkością. Rozważając ciała niebieskie zasadniczo wprowadza się dwie tzw. prędkości kosmiczne. Pierwsza prędkość kosmiczna jest to prędkość jaką powinien mieć wystrzelony z powierzchni danego ciała obiekt, by zaczął poruszać się po orbicie eliptycznej (warto zaznaczyć, że istotą prędkości kosmicznej jest przezwyciężenie siły grawitacji i obecność atmosfery nie jest kluczową sprawą; natomiast obecność atmosfery powoduje opory ruchu, których pokonanie wymaga dodatkowej porcji energii, zapewnianej np. w postaci dodatkowej porcji paliwa rakietowego). Druga prędkość kosmiczna to prędkość potrzebna do wystrzelenia z powierzchni jakiegoś ciała innego obiektu w taki sposób, by obiekt ten zaczął poruszać się po torze hiperbolicznym lub parabolicznym i mógł oddalać się na dowolnie duże odległości od ciała z którego został wystrzelony. W przypadku Ziemi pierwsza i druga prędkość kosmiczna wynoszą odpowiednio 7,91 km/s oraz 11,19 km/s.

W przypadku Słońca sytuacja jest analogiczna do Ziemi i także można rozważać pierwszą i drugą prędkość kosmiczną — w szczególności druga prędkość kosmiczna wynosi 617,5 km/s. Natomiast, zgodnie z definicją w poprzednim paragrafie, jest to prędkość prędkość którą należałoby nadać obiektowi, który byłby wystrzelony z powierzchni Słońca. Ponieważ Ziemia jest oddalona od Słońca o pewną (istotną) odległość, to obiektowi który byłby wystrzelony z Ziemi — gdyby dodatkowo była ona nieruchoma względem Słońca — wystarczyłoby nadać prędkość „zaledwie” 42 km/s, by mógł on opuścić Układ Słoneczny. Ponadto, w rozważaniach tych należy wziąć pod uwagę fakt, że Ziemia obiega Słońce z prędkością ok. 30 km/s, a zatem każdy obiekt na jej powierzchni porusza się już z taką właśnie prędkością względem Słońca. Zatem wykorzystując złożenie prędkości, jeśli wystrzelimy z powierzchni Ziemi jakiś obiekt w kierunku zgodnym z kierunkiem jej obiegu wokół Słońca, to wystarczy nadać mu prędkość

$$
16,7 \frac{km}{s}
$$

by mógł opuścić on Układ Słoneczny. Ta prędkość nazywana jest trzecią prędkością kosmiczną.

Warto też zaznaczyć, że jeszcze jedna część Wszechświata którą możemy opuścić to nasza galaktyka (Droga Mleczna). Opuszczenie jej z obszaru w którym znajduje się nasz Układ Słoneczny wymaga prędkości 550 km/s. Natomiast biorąc pod uwagę fakt, że nasz Układ Słoneczny także porusza się wokół centrum galaktyki z dosyć dużą prędkością, obiektowi wystrzelonemu z Ziemi „wystarczy” nadać prędkość ok. 330 km/s by mógł opuścić naszą galaktykę. Ta ostatnia prędkość 330 km/s nazywana jest czwartą prędkością kosmiczną.