נוסח השאלה המלא: מה מהירות המילוט מכדור הארץ ולמה בכללזה תלוי במהירות ולא בכוח? כלומר אולי המהירות היא איטית אבל יש לחללית כוח כדילהמשיך לעלות כלפי מעלה?
על פי חוקי המכניקה הניוטונית, מהירות המילוט תלויה במסה של הארץ (או גרם שמיים אחר) שממנו אנו מנסים להימלט. מהירות המילוט לא תלויה במסת הגוף הנמלט!
על פי חוקי המכניקה הניוטונית 'מהירות מילוט' היא המהירות (הסקלרית) המינימלית שגוף, ללא כוח הנעה עצמי, זקוק על מנת להימלט משדה הכבידה של הארץ או כל גרם שמים אחר. G הינו קבוע הכבידה העולמי.
למעשה, המושג 'מהירות המילוט' הוא קצת מטעה. בפיסיקה מהירות (velocity) הינה וקטור, כלומר יש לה גודל וכיוון.
אך מהירות המילוט אינה טומנת בחובה כיוון אלה רק גודל, כלומר מהירות המילוט הינה למעשה גודל סקלרי (מספר). באנגלית אנו קוראים לגודל הסקלרי של המהירות speed. לכן, מהירות המילוט הינה המהירות הסקלרית שבה האנרגיה הקינטית פלוס האנרגיה הפוטנציאלית הכבידתית של גוף כלשהו הינה אפס. על כן, המינוח 'מילוט' אינו שם הולם שכן מדובר על גודל המהירות הסקלרית (speed) שאינה תלויה כלל בכיוון.
תופעת מהירות המילוט הינה תוצאה של שימור אנרגיה. עבור גוף בעל סכום אנרגיה נתונה כלשהי, אשר נע תחת השפעת כוחות משמרים (כגון שדה גרווטציוני סטטי) ישנה אפשרות להגיע למקומות ומהירויות (סקלריות) בעלות אותו סכום אנרגיה; מקומות שלהם יש אנרגיה פוטנציאלית גבוהה יותר אינם נגישים עבור אותו גוף (בעל סכום אנרגיה נתון). כל עוד מהירות הגוף תהיה גדולה או שווה למהירות המילוט, ללא קשר לכיוונה, הגוף יוכל להימלט מהארץ (או גרם שמימי אחר) הסיבה לכך נעוצה בהיותו של כח הכבידה כח משמר. כידוע, כוח משמר הוא כוח שניתן להגדיר לו אנרגיה פוטנציאלית. כוחות רבים בטבע הם כוחות משמרים: כוח הכבידה, הכוח האלקטרוסטטי, וכוחות אלסטיים הם כוחות משמרים.
נדגיש עוד דבר: עבור אנרגיה פוטנציאלית נתונה, מהירות המילוט היא הגודל הסקלרי (speed) המינימלי שגוף ללא כוח הנעה צריך, על מנת "להימלט" משדה הכבידה. כלומר שהכבידה לא תצליח לעולם למשוך אותו חזרה. כלי-רכב כלשהו יכול לעזוב את כוח הגרוויטציה של הארץ בכל מהירות (speed) שהיא. ככל שמגביהים, מהירות המילוט הלוקאלית קטנה.
ברגע שכוח ההנעה של כלי-הרכב (רקטה לצורך העניין) מפסיק לפעול, הגוף יכול להימלט רק אם גודל מהירותו הינו גדול או שווה למהירות המילוט באותו מיקום (שדה הכבידה נחלש ככל שאנו מגביהים). מכאן עלינו לשים את הדעת שלמעשה כל כלי ממונע יכול להימלט מכוח הגרוויטציה של אותו כוכב בכל גודל מהירות (speed). על פי חוקי ניוטון, אם נעניק לגוף כלשהו אנרגיה קינטית מספקת ומהירות משיקית גבוהה דייה, שהינה בכיוון היקפי סביב הארץ, הגוף למעשה יחוג סביב הארץ במסלול אליפטי בדומה למסלולם של כוכבי הלכת אשר מקיפים את השמש. בעזרת חישובים הלוקחים בחשבון את האנרגיה ואת המהירות המשיקית, אפשר לגרום לגוף לחוג במסלול מעגלי.
כידוע, המסה של חור שחור היא כה גדולה עד כדי כך שמהירות המילוט ממנו גדולה ממהירות האור. לכן, גם קרני אור לא יכולות להימלט מחור שחור. על פי חישובים תיאורטיים, קרינה יכולה להיפלט מאופק האירועים של חור שחור: קרינת הוקינג היא קרינה קוונטית; זוגות של חלקיקים וירטואלים שנוצרים קרוב לפני אופק האירועים של החור השחור .
מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.