διαφυγής, ταχύτητα

(Αστρον.). Η ελάχιστη ταχύτητα που πρέπει να αποκτήσει ένα σώμα, ώστε, όταν εκτοξεύεται από την επιφάνεια ενός πλανήτη, να απομακρυνθεί από αυτόν χωρίς η δύναμη της βαρύτητας του πλανήτη να μπορεί να το συγκρατήσει και να το επαναφέρει στην επιφάνειά του. Η ταχύτητα αυτή δεν εξαρτάται από το σώμα, αλλάαποτελεί χαρακτηριστικό μέγεθος του πλανήτη. Αναφέρουμε ορισμένες προσεγγιστικές ταχύτητες οι οποίες απαιτούνται για να υπερνικηθεί η δύναμη της βαρύτητας των διαφόρων πλανητών: Ήλιος 610 χλμ. /δευτ., Ερμής 3,6, Αφροδίτη 10,2, Γη 11,2, Σελήνη 2,4, Άρης 5, Δίας 60, Κρόνος 36, Ουρανός 21, Ποσειδώνας 23 κλπ. Για τους αστεροειδείς η ταχύτητα αυτή είναι χαμηλότερη από μερικές δεκάδες μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Επειδή η ταχύτητα αυτή είναι ανεξάρτητη από τα ειδικά χαρακτηριστικά του σώματος που εκτοξεύεται, το σώμα αυτό μπορεί να είναι, για παράδειγμα, ένας διαπλανητικός πύραυλος ή και το μόριο ενός αερίου. Ωστόσο, το τελευταίο για να εγκαταλείψει τον πλανήτη, επειδή έχει μικρή μάζα, δεν θα πρέπει να συγκρουστεί με κανένα άλλο μόριο, γιατί από τις συγκρούσεις αλλάζει η κατεύθυνσή του και εμποδίζεται η απομάκρυνσή του, έστω και αν διαθέτει ταχύτητα μεγαλύτερη από την τ.δ. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, με τα μόρια του αέρα τον οποίο αναπνέουμε. Ορισμένα από αυτά αν και έχουν μεγαλύτερη ταχύτητα από την τ.δ., εξαιτίας της θερμοκρασίας των αερίων στα οποία ανήκουν, δεν κατορθώνουν να ξεφύγουν από τη Γη. Αντίθετα, τα μόρια της υψηλής ατμόσφαιρας, όπου η πυκνότητα είναι πολύ χαμηλή, συγκρούονται λιγότερο με τα άλλα. Κάποια από αυτά μάλιστα, αν βρε θούν σε κατάλληλο ύψος όπου διαθέτουν ταχύτητα μεγαλύτερη από την τ.δ. (ή οποία δεν είναι πάντα ένας σταθερός αριθμός, εξαιτίας της θερμοκρασίας των αερίων), εγκαταλείπουν αμέσως τον πλανήτη στον οποίο ανήκουν. Είναι φυσικό ότι με τη διαδικασία αυτή ύστερα από ορισμένο χρόνο ο πλανήτης θα καταλήξει χωρίς ατμόσφαιρα. Ο χρόνος αυτός θα είναι τόσο μικρότερος όσο μικρότερη είναι η τ.δ. και όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας, καθώς και όσο ελαφρύτερα είναι τα μόριά της. Για τη Σελήνη ο χρόνος αυτός είναι πολύ μικρός, γεγονός που εξηγεί γιατί η Σελήνη δεν έχει καθόλου ατμόσφαιρα· το ίδιο ισχύει και για τον Ερμή. Οι πλανήτες που έχουν μια μέτρια τ.δ. (Γη) έχουν ατμόσφαιρα πλούσια σε βαρέα μόρια, γιατί τα πιο ελαφρά φτάνουν εύκολα στην ελάχιστη τιμή ταχύτητας και εγκαταλείπουν τον πλανήτη. Τέλος, από τους πλανήτες με υψηλή τ.δ. (Δίας, Κρόνος), ακόμα και για τα ελαφρά μόρια απαιτείται μεγάλο χρονικό διάστημα για να διασκορπιστούν στο Διάστημα. Η τ.δ. ελαττώνεται με την αύξηση του ύψους και είναι αντιστρόφως ανάλογη με την τετραγωνική ρίζα της απόστασης. Έτσι, για παράδειγμα, η τ.δ., η οποία στην επιφάνεια της Γης είναι 11,2 χλμ. /δευτ., αν υπολογιστεί σε ύψος 3.000 χλμ. μειώνεται σε 9,3 χλμ. /δευτ. Η τ.δ. του Γαλαξία στο σημείο όπου βρίσκεται ο Ήλιος ως προς το κέντρο του γαλαξιακού συστήματος (40.000 έτη φωτός) είναι 330 χλμ. /δευτ. Αν η ταχύτητα κίνησης του Ήλιου συνέπιπτε με αυτή την ταχύτητα, όλο το ηλιακό μας σύστημα δεν θα μπορούσε να συγκρατηθεί από το πεδίο βαρύτητας του Γαλαξία και θα χανόταν στα απέραντα διαστήματα του σύμπαντος. (Αστροναυτ.) Ο προορισμός και η πορεία ενός διαστημόπλοιου που εκτοξεύεται πέρα από τα όρια της γήινης τροχιάς εξαρτάται από τη δυνατότητά του να υπερνικήσει, με την ισχύ των κινητήρων του, τη δύναμη της βαρύτητας, να φτάσει δηλαδή την τ.δ. Όταν ένα διαστημόπλοιο έχει φτάσει σε ένα ορισμένο ύψος και ταξιδεύει παράλληλα προς τη Γη, μπορεί να απενεργοποιήσει τους κινητήρες του και να συνεχίσει την πορεία του σε τροχιά ως δορυφόρος, με την προϋπόθεση ότι η ταχύτητά του θα είναι τόση ώστε να ισορροπείται η δύναμη της βαρύτητας. Στην περίπτωση αυτή, αν η ταχύτητα ελαττωθεί, το διαστημόπλοιο τείνει να επιστρέψει στη Γη· αν αυξηθεί (με επαναλειτουργία των κινητήρων του ή από άλλη αιτία), θα απομακρύνεται όλο και περισσότερο, ώσπου, όταν υπερβεί την τ.δ., θα χαθεί στον χώρο του ηλιακού συστήματος. Για ένα ταξίδι προς τη Σελήνη δεν χρειάζεται να φτάσει στην τ.δ. (11,2 χλμ. /δευτ.), γιατί όταν φτάσει στο σημείο του αβαρούς (στα 9/10 της απόστασης Γης-Σελήνης), όπου η έλξη της Γης και της Σελήνης εξισορροπούνται, το διαστημόπλοιο θα αρχίσει να υφίσταται την ελκτική δύναμη της Σελήνης και θα διευθύνεται προς αυτήν. Για το ταξίδι αυτό αρκεί για το διαστημόπλοιο μια αρχική ταχύτητα 11,08 χλμ. /δευτ. Αντίθετα, για να ταξιδέψει σε έναν πλανήτη, το διαστημόπλοιο πρέπει πρώτα να φτάσει στην τ.δ. και, αφού τεθεί σε ηλιακή τροχιά, vα αλλάξει ταχύτητα, δηλαδή να την ελαττώσει για να φτάσει στους εσωτερικούς πλανήτες (Αφροδίτη ή Ερμή) ή να την αυξήσει για να κατευθυνθεί προς τους εξωτερικούς πλανήτες. Το διαστημόπλοιο Μάρινερ 2, που εκτοξεύθηκε προς την Αφροδίτη στις 27 Αυγούστου 1962, έφτασε στην ταχύτητα των 29.000 χλμ. την ώρα (περίπου 8 χλμ. /δευτ.) πάνω στην τροχιά του σε ύψος 185 χλμ. Στο σημείο αυτό η ώθηση του δεύτερου ορόφου Εϊτζίνα Β του πυραύλου-φορέα προκάλεσε την αύξηση της ταχύτητας σε 41.042 χλμ. την ώρα (ελαφρά υψηλότερη από την τ.δ.). Αφού τέθηκε σε ηλιακή τροχιά, η ταχύτητά του ελαττώθηκε σταδιακά έως τα 11.062 χλμ. την ώρα ως προς τη Γη και 96.074 χλμ. την ώρα ως προς τον Ήλιο. Στις 4 Σεπτεμβρίου 1962 η πορεία του Μάρινερ 2 (ο οποίος εκείνη τη στιγμή βρισκόταν σε απόσταση 2.306.388 χλμ. από τη Γη) ελαττώθηκε, με εντολή του γήινου σταθμού ελέγχου, σε 10.879 χλμ. την ώρα, για να μπορέσει να φτάσει στην τροχιά της Αφροδίτης. Φυσικά η στιγμή της επιβράδυνσης είχε επιλεγεί έτσι ώστε το διαστημόπλοιο να είναι ακριβές στη συνάντησή του με την Αφροδίτη. Οποιοδήποτε σώμα για να εγκαταλείψει τη Γη πρέπει vα αποκτήσει ταχύτητα διαφυγής 11.200 μ. το δευτερόλεπτο. Με μικρότερες ταχύτητες δεν ξεφεύγει από το πεδίο βαρύτητας της Γης, αλλά διαγράφει γύρω από αυτήν τροχιές κυκλικές ή ελλειπτικές.