Ցանկացած առարկա, ցած նետվելով, վաղ թե ուշ հայտնվում է երկրի մակերեսին, լինի դա քար, թուղթ, թե պարզ փետուր: Միևնույն ժամանակ, կես դար առաջ տիեզերք արձակված արբանյակը, տիեզերական կայանը կամ Լուսինը շարունակում են պտտվել իրենց ուղեծրերում, կարծես մեր մոլորակի ձգողականության ուժը նրանց վրա ընդհանրապես չի ազդել։ Ինչու է դա տեղի ունենում: Ինչու Լուսինը չի սպառնում ընկնել Երկրի վրա, և Երկիրը չի շարժվում դեպի Արևը: Դրանց վրա չի՞ ազդում գրավիտացիան:
Դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացից մենք գիտենք, որ համընդհանուր ձգողականությունը ազդում է ցանկացած նյութական մարմնի վրա: Այդ դեպքում տրամաբանական կլիներ ենթադրել, որ կա որոշակի ուժ, որը չեզոքացնում է ձգողականության ազդեցությունը։ Այս ուժը կոչվում է կենտրոնախույս: Դրա գործողությունը հեշտ է զգալ՝ թելի մի ծայրին մի փոքր բեռ կապելով և շրջագծով պտտելով: Այս դեպքում որքան մեծ է պտույտի արագությունը, այնքան ավելի ուժեղ է թելի լարվածությունը ևորքան դանդաղ ենք պտտում բեռը, այնքան ավելի հավանական է, որ այն ցած ընկնի:
Այսպիսով, մենք շատ մոտ ենք «տիեզերական արագություն» հասկացությանը։ Մի խոսքով, այն կարելի է բնութագրել որպես արագություն, որը թույլ է տալիս ցանկացած օբյեկտի հաղթահարել երկնային մարմնի ձգողականությունը: Մոլորակը, նրա արբանյակը, արեգակնային համակարգը կամ մեկ այլ համակարգ կարող են հանդես գալ որպես երկնային մարմին: Յուրաքանչյուր առարկա, որը շարժվում է ուղեծրում, ունի տիեզերական արագություն: Ի դեպ, տիեզերական օբյեկտի ուղեծրի չափն ու ձևը կախված է արագության մեծությունից և ուղղությունից, որը ստացել է այս օբյեկտը շարժիչներն անջատելու պահին, և այն բարձրությունից, որում տեղի է ունեցել այս իրադարձությունը։
Տիեզերական արագությունը չորս տեսակի է. Դրանցից ամենափոքրը առաջինն է։ Սա ամենացածր արագությունն է, որ տիեզերանավը պետք է ունենա շրջանաձև ուղեծիր մտնելու համար։ Դրա արժեքը կարող է որոշվել հետևյալ բանաձևով՝
V1=√µ/r, որտեղ
µ - երկրակենտրոն գրավիտացիոն հաստատուն (µ=39860310(9) m3/s2);
r-ը մեկնարկային կետից մինչև Երկրի կենտրոն հեռավորությունն է:
Պայմանավորված է նրանով, որ մեր մոլորակի ձևը կատարյալ գնդիկ չէ (բևեռներում այն որոշ չափով հարթեցված է), կենտրոնից մինչև մակերես հեռավորությունը ամենամեծն է հասարակածում՝ 6378.1 • 10(3) մ, իսկ բևեռներում ամենաքիչը՝ 6356,8 • 10(3) մ Եթե վերցնենք միջին արժեքը՝ 6371 • 10(3) մ, ապա կստանանք V1 հավասար 7,91 կմ/վ։
Որքան տիեզերական արագությունը գերազանցի այս արժեքը, այնքան ուղեծիրն ավելի երկար կձևավորվի՝ բոլորի համար հեռանալով Երկրիցավելի մեծ հեռավորություն. Ինչ-որ պահի այս ուղեծիրը կկոտրվի, պարաբոլայի տեսք կունենա, և տիեզերանավը կմեկնի սերֆինգ տիեզերք: Մոլորակից հեռանալու համար նավը պետք է ունենա երկրորդ տիեզերական արագությունը։ Այն կարող է հաշվարկվել V2=√2µ/r բանաձևով: Մեր մոլորակի համար այս արժեքը 11,2 կմ/վ է։
Աստղագետները վաղուց որոշել են, թե ինչին է հավասար տիեզերական արագությունը, և՛ առաջինը, և՛ երկրորդը մեր հայրենի համակարգի յուրաքանչյուր մոլորակի համար: Դրանք հեշտ է հաշվարկել՝ օգտագործելով վերը նշված բանաձևերը, եթե μ հաստատունը փոխարինենք fM արտադրյալով, որում M-ը հետաքրքրող երկնային մարմնի զանգվածն է, իսկ f-ը գրավիտացիոն հաստատունն է (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
Երրորդ տիեզերական արագությունը թույլ կտա ցանկացած տիեզերանավի հաղթահարել Արեգակի ձգողականությունը և հեռանալ հայրենի Արեգակնային համակարգից։ Եթե այն հաշվարկեք Արեգակի համեմատ, ապա կստանաք 42,1 կմ/վ արժեք: Իսկ Երկրից մերձարևային ուղեծիր մտնելու համար ձեզ հարկավոր է արագանալ մինչև 16,6 կմ/վրկ։
Եվ վերջապես չորրորդ տիեզերական արագությունը։ Նրա օգնությամբ դուք կարող եք հաղթահարել բուն գալակտիկայի գրավչությունը: Դրա արժեքը տատանվում է՝ կախված գալակտիկայի կոորդինատներից։ Մեր Ծիր Կաթինի համար այս արժեքը մոտավորապես 550 կմ/վ է (երբ հաշվարկվում է Արեգակի համեմատ):
