چگونه می توان از جاذبه زمین، خورشید و سیاهچاله گریخت؟

همه با جاذبه زمین آشنا هستیم. متخصص ها به جای جاذبه از اصطلاح گرانش استفاده می کنند. اما فقط زمین نیست که جاذبه دارد. هر جسمی که جرم دارد، جاذبه هم دارد. حتی من و شما جاذبه گرانشی داریم. اما هرچه جرم جسمی کوچکتر باشد، گرانش آن جسم ضعیف تر است. گرانش من و شما که جرمی حدود 50 یا 60 یا 70 کیلوگرم داریم این قدر کم است که اصلاً انگار وجود ندارد. اما جاذبه جسمی با جرم زمین که بسیار بیشتر از جرم ما است زیادتر می باشد و در زندگی روزمره هم حسش می کنیم.

هر روز بارها افتادن اجسام را می بینیم، این یعنی جاذبه زمین آنها را به طرف زمین می کشد. فوتبال بازی می کنیم و ضربه به توپ، آن را به آسمان ها نمی فرستد و توپ به زمین بر می گردد یعنی زمین آن را می کشد. از این فراتر، ماهواره هایی که به فضا می فرستیم دور زمین می گردند و در فضا سرگردان نمی شوند و جاذبه زمین آنها را کنار زمین نگه می دارد. حتی ماه، با جاذبه زمین مقید مانده و به دور زمین می گردد.

از آن دورتر، زمین و باقی سیاره ها به خاطر جاذبه زیاد خورشید به دور آن می چرخند. البته جاذبه اینطور است که هرچه از جسم پُر جرم دورتر می شویم جاذبه اش کمتر می شود. اما جاذبه خورشید آنقدر زیاد هست که بر سیاره نپتون که بسیار از آن دور است و در چهار میلیارد کیلومتری خورشید قرار دارد، همچنان اثر دارد و نپتون هم به دور خورشید می گردد.

اینطور نیست که نشود از جاذبه جسمی فرار کرد. به عنوان مثال از روی زمین فضاپیماهایی به فضا فرستاده شده اند که کاملاً از زمین دور شده و مثلاً در مریخ فرود آمده اند یا دورتر و به نزدیکی سیاره هایی مثل مشتری و زحل رفته اند. اگر سرعت جسمی به قدر کافی زیاد باشد، می تواند از جاذبه هم فرار کند.

برای فرار از جاذبه زمین کافی است جسمی هنگام جدا شدن از سطح زمین سرعتی بیشتر از 11 کیلومتر بر ثانیه داشته باشد، یعنی یازده هزار متر بر ثانیه. البته این سرعت زیادی است. مثلاً برای مقایسه، سرعت هواپیماها حدود 300 متر بر ثانیه است. اما برای فرار از جاذبه خورشید سرعت بیشتری لازم است. چون خورشید یک میلیون برابر زمین جرم دارد. برای فرار از سطح خورشید سرعتی بیش از 620 کیلومتر بر ثانیه لازم است. یعنی اگر سرعت جسمی یا ذره ای از این مقدار کمتر باشد در دام جاذبه خورشید می افتد و نمی تواند از آن فرار کند.

جالب اینجا است که هرچه جسمی فشرده تر باشد هم سرعت بیشتری برای فرار از سطحش لازم است. مثلاً خورشید اگر فشرده شود و یک چهارم قطر کنونی اش را داشته باشد سرعت فرار از سطح آن دو برابر می شود.

ستاره های بسیاری هستند که از خورشید هم جرم بیشتری دارند. بنابراین سرعت فرار از آنها بیش از این مقدار است. اگر جسمی وجود داشته باشد با جرمی چنان زیاد و چنان فشرده که برای فرار از آن سرعتی برابر با 300 هزار کیلومتر بر ثانیه یا بیشتر لازم باشد آن جسم را سیاهچاله می نامند.

شاید پرسیده شود که چرا حالا دقیقاً سرعت 300 هزار کیلومتر بر ثانیه مهم است؟ چرا اسمش را سیاهچاله گذاشته اند؟ پاسخ این است که سیصد هزار کیلومتر بر ثانیه سرعتی است که نور دارد. یعنی اگر جسمی اینقدر پُر جرم و فشرده باشد که سرعت فرار از آن به 300 هزار کیلومتر بر ثانیه برسد، نور هم نمی تواند از آن فرار کند. آن جسم هر قدر هم نورانی باشد از آن نوری به ما نخواهد رسید. به همین دلیل این جرم را سیاهچاله نامیده اند. در واقع چاله ای نیست؛ جسمی است که بسیار پُر جرم که نور هم از آن فرار نمی تواند بکند.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «چگونه می توان از جاذبه زمین، خورشید و سیاهچاله گریخت؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه علمی پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا مقاله دکتر سیما قاسمی در مجله نجوم، به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.