Fluchtgeschwindigkeit
Raumfahrt
Basiswissen
Die Fluchtgeschwindigkeit, auch zweite kosmische Geschwindigkeit genannt, ist die kleinste Geschwindigkeit, mit der man sich ohne weiteren Antrieb immer weiter von einem Himmelskörper entfernt ohne jemals wieder auf ihn zurückzufallen. Das ist hier näher erklärt.
Die Fluchtgeschwindigkeit anschaulich
Angenommen einen Kanonenkugel würde von der Erdoberfläche senkrecht nach oben geschossen werden. Der Einfluss der Luft sei dabei vernachlässigt. Wenn die Kanonenkugel zu langsam ist, wird sie irgendwann wieder auf die Erde zurückfallen. Aber ab einer bestimmten Geschwindigkeit würde sie nie mehr auf die Erde zurückfallen. Sie würde in alle Ewigkeit immer weiter von der Erde wegfliegen. Die kleinste Geschwindigkeit, bei der das passiert, nennt man die Fluchtgeschwindigkeit. Die Fluchtgeschwindigkeit für den Planeten Erde sind rund 11,186 Kilometer pro Sekunde oder rund 40 tausend Kilometer pro Stunde.
Die Formel für die Fluchtgeschwindigkeit
- v = √(2·G·m/r)
Legende
- v = oft in km/h, die Fluchtgeschwindigkeit ↗
- √ = das mathematische Wurzelzeichen ↗
- G = 6,6743 mal 10 hoch -11 m³/(kg·s²) Gravitationskonstante ↗
- m = für kugelige, homogene Kugeln die Kugelmasse ↗
- / = das mathematische Geteiltzeichen ↗
Beispielrechnung für die Erde
Hier wird beispielhaft die Fluchtgeschwindigkeit für einen Start von der Oberfläche der Erde aus berechnet. Beachte, dass r der Abstand vom Erdmittelpunkt ist. An der Oberfläche hat r dann denselben Wert wie der Erdradius. Beachte auch, dass die Erde nicht perfekt homogen ist. Das heißt ihre Dichte ist nicht überall gleich groß.
- G = 6,6743 mal 10 hoch -11 m³/(kg·s²) Gravitationskonstante ↗
- r = 6371 km als Erdradius ↗
- m = 5,974 mal 10 hoch 24 kg als Erdmasse ↗
- v ≈ 11188 m/s oder rund 11,2 km/s ✔
Fluchtgeschwindigkeiten anderer Himmelskörper
Nur 2,3 km/s von der Oberfläche des Mondes bis hin zu rund 617 km/s von der Oberfläche der Sonne aus: die Fluchtgeschwindigkeiten für einen Start von echten Himmelskörpern unterscheiden sich sehr stark. Einige Beispiele stehen auf der Seite zu Fluchtgeschwindigkeiten ↗
Fluchtgeschwindigkeit von Galaxien
Das Wort Fluchtgeschwindigkeit hat noch eine zweite Bedeutung, ähnliche aber andere Bedeutung. Mit Fluchtgeschwindigkeit bezeichnet man auch die Geschwindigkeit, mit der sich Galaxien von uns entfernen. So gut wie alle Galaxien entfernen sich von uns, was zur Idee eines expandierenden, sich ständig weiter ausdehnenden Universums führt. Siehe dazu auch den Artikel zur Rotverschiebung. Diese Geschwindigkeiten liegen weit über den Fluchtgeschwindigkeiten von der Erde oder unserem Sonnensystem. Sie werden oft in Prozent der Lichtgeschwindigkeit angegeben. Siehe auch Rotverschiebung ↗
Fluchtgeschwindigkeit von einem Schwarzen Loch
Kommt man einem schwarzen Loch zu nah, passieren viele für einen Menschen lebensvernichtende Dinge. Ab einer gewissen Nähe zu einem Schwarzen Loch gibt es auch keinerlei Möglichkeit mehr, die unmittelbare Umgebung des Loches zu verlassen. Selbst wenn man mit Lichtgeschwindigkeit wegfliegen könnte, würde das als Fluchtgeschwindigkeit nicht genügen. Und nach jetzigem Stand der Physik kann sich im Universum nichts schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Die kritische Nähe zum Schwarzen Loch, ab der es kein Entrinnen mehr gibt ist der sogenannte Ereignishorizont ↗
Fluchtgeschwindigkeit und die Suche nach Außerirdischen
Avi Loeb (geboren 1962) ist seit 1997 Professor für Astrophysik an der Harvard Universität in den USA. In einem Buch über die Suche nach Außerirdischem Leben schlägt er als einen Hinweis ungewöhnlich hohe Geschwindigkeiten von Himmelskörper vor. Die Grundidee ist es, dass ein Körper beim Überschreiten der Fluchtgeschwindigkeit unseres Sonnensystems dieses dauerhaft verlassen wird. Im Umkehrschluss, so Loeb, können Körper mit einer höheren Geschwindigkeit nicht aus unserem Sonnensystem stammen, also interstellaren Ursprungs sein muss. Einen solche Körper hat man im Jahr 2017 tatsächlich beobachtet. Das Objekt Oumuamua zeigte bei seinem Vorbeiflug an der Sonne nichtgravitative Einflüsse, die Loeb als mögliches Indiz dafür interpretierte, dass der Körper das Produkt einer technischen Zivilisation sei. Die Suche nach außerirdischem Leben ist wissenschaftlich organisiert im Projekt SETI ↗
Fußnoten
- [1] Avi Loeb. Außerirdisch: Intelligentes Leben jenseits unseres Planeten. Englischer Originaltitel: Extraterrestrial. The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth. Deutsche Ausgabe: Deutsche-VerlagsanstaIt. 2021. ISBN: 978-3421048660.
