Uydular Gökyüzünde Nasıl Düşmeden Kalabiliyor?
Newton’un Düşme Deneyi
Uydular gökyüzünde nasıl düşmeden kalıyor sorusunun cevabını alabilmek için yıllar öncesine gitmemiz gerekiyor. Bu konunun en basit açıklaması Sir Isaac Newton’un “top güllesi” düşme deneyidir. Düşme deneyi tabii ki sürtünme, Dünya’nın dönüşünün etkileri gibi birçok önemli olguyu ihmal ediyor. Fakat bize uyduların nasıl yörüngede durduğu ile ilgili basit de olsa bir anlayış kazandırıyor. Şimdi bu deneyi kısaca anlatalım;
Yüksekçe bir noktaya yerleştirdiğimiz toptan bir gülle fırlattığımızı düşünelim. Yeryüzüne paralel fırlatılan güllenin hızının yönü, yerçekimi kuvvetinin etkisiyle değişir. Fırlatılan gülleye sürekli olarak etki eden yerçekimi kuvveti gülleye yeryüzünün merkezine doğru bir hız bileşeni daha kazandırır. Bu iki hızın bileşkesi olarak gülle eğrisel bir yol izleyerek yeryüzüne düşer. Topa daha çok barut koyarak toptan çıkan güllenin namlu hızını artırdığımızı düşünelim. Top güllesi tekrar yere düşecektir, ama yeryüzüne paralel namlu hızı daha fazla olduğu için daha uzağa düşer.
Önerilen Yazı » Uzayda Nasıl Hareket Edilir?
Kullandığımız topun büyük ve gülleyi daha da fazla hızlandırmaya uygun olduğunu düşünelim ve gülleyi hızlandırmaya devam edelim. Güllenin namlu hızı artıkça gülle küresel kabul edilmiş Dünya üzerinde sürekli daha uzağa düşer. Topumuzun gülleyi yeryüzüne düşmeyecek kadar hızlandırdığımızı düşünelim. Bu durumda gülle artık Dünya’nın etrafında yörüngeye oturur. Topumuza doğru miktarda barut koyarak namlu hızını belli bir değere getirebilirsek gülle Dünya’nın etrafında dairesel bir yörüngeye oturur.
Gülle artık bir yapay uydu haline gelmiş olur. Yerçekimi kuvvetinin etkisi, artık sadece yeryüzüne paralel fırlattığımız güllenin hızını yerkürenin yüzeyine paralel tutmaya yarar. Küçükken hepimiz bir taşı bir ipe bağlayıp başımızın üzerinde çevirmişizdir. Yerçekimi kuvveti taşı tutan ip görevini üstlenerek gülleyi yörüngede tutar. Bunu güllenin hızını hep yeryüzüne paralel olacak şekilde değiştirerek yapar. Düşük hızlarda gülleyi yere düşüren yerçekimi kuvveti, doğru hız ve yükseklikteki gülleyi yörüngede tutar. Kuramsal olarak uydu yani gülle bu yörüngede sonsuza kadar kalabilir.
Dünya’dan Ayrılma Minumum Kaçış Hızı
Namludan çıkış hızını artırmaya devam edersek ne olur? Dairesel yörünge eliptik hale gelir. Dünya’nın merkezi elipsin merkez noktalarından biri olur. Hız artınca gülle elips yörüngede kalır ama Dünya’dan uzaklaşmaya başlar. Namlu hızı kritik bir hıza ulaşınca da Dünya’dan kopup uzaklaşır. Dünya’dan kopuşun gerçekleştiği minimum hıza kaçış hızı diyoruz. Fakat burada ufak bir hatırlatma yapmak gerekiyor.
Roketler, motorları sayesinde itmeye sahip oldukları için istenilen hızda yerçekimini yenerek Dünya’dan uzaklaşabilir. Kaçış hızı sadece ilk hareket verilen cisimler için, örneğin bir top güllesi için fiziksel olarak anlamlıdır. Dünya için kaçış hızı saatte 40 bin km. civarındadır. Özetle, yerçekimi bizi yeryüzünde tuttuğu gibi başımızın üzerinde dolaşıp hayatımızı kolaylaştıran uyduları da yörüngelerinde tutar.
Önerilen Yazı: Bigelow Uzay Şirketi: Uzaylılar Aramızda!
Herşey iyi güzel de, bir uydu yörüngede sonsuza kadar kalamaz. Eninde sonunda düşecektir. Yörünge yüksekliği ne kadar yüksekse, uydu o kadar uzun süre yörüngede kalır. Örneğin ISS’den önce MİR uzay istasyonu, düşene dek terk edildi ve 2.5 yılın ardından dünya atmosferine girerek hızını hızlı bir şekilde kaybetti ve yanıp kül oldu.