A világűrben bármilyen irányba mehetünk?

> […] nekem valahogy mindig úgy tűnt, hogy filmekben vagy konyvekben […]

A film film, a könyv meg könyv. Mindegyik fikció. Pont ez a hülyeség a legtöbb sci-fi-ben, valahogy ha két űrhajó találkozik – akár a csillagközi űrben –, valahogy mindig megegyeznek abban, hogy merre van „felfele”? Soha nem találkozik két űrhajó egymásra merőlegesen. Nyilván a valóságban lenne ilyen, csak a filmvásznon kevésbé szédül bele a néző, ha az űrhajók egy síkban vannak.

A valóságban az űrszondákat valamelyik bolygóra, vagy éppen a Nap irányába küldjük, így logikus, hogy a Naprendszer síkjában mozgunk. Még a tejútrendszerből kifelé tartó űrszondák is menet közben elhaladnak bolygók mellett, hogy megfigyeljék azt, illetve hintamanőverrel tovább tudjanak gyorsítani. A valóságban a Naprendszer síkjára merőlegesen küldött szonda sok érdemi információval nem gazdagítana minket.

> Azért is gondolkodtam ilyen hülyeségeken, mert ugyebár a galaxisunk átmérője nagyon nagyon nagy, és kb soha nem fogunk innen kijutni.

És pont ezért meg sem próbálunk. A Naprendszert el lehet hagyni, a Voyager szondák célja ez. Itt is azért volt logikus úgy megtervezni az útvonalát ennek a két szondának, hogy azok a bolygókat is érintsék, hogy a bolygókról, illetve az Oort-felhőről is küldjenek információkat, másrészt hintamanőverrel képesek legyenek egy-egy bolygó gravitációját meglovagolna jelentős gyorsulást elérni.

> De azt vettem észre, mintha mindenki úgy beszélne erről, mintha csak akkor érhetnénk ki a Milky Wayből, ha távolodunk a naptól egy síkban, kvázi végig a Tejút átmérője mentén.

Külön kérdés a Naprendszer és a galaxis. A Naprendszer elhagyható, a Tejútrendszer emberi léptékben értelmezhető idő alatt – pár száz év – nem. A Tejútrendszernek a vastagsága is több ezer fényévnyi, egy a fénysebesség tizedével haladó szonda is sok-sok ezer év múlva jutna el a széléhez, erre nehéz lenne befektetőt találni, a szonda előbb menne tönkre, mintsem a Tejút méretével, akár csak a vastagságával is összevetve értelmezhető távolságra jutna.

Nota bene a Tejút síkja egyébként nem esik egybe a Naprendszer síkjával…

A Tejút közepén van egy iszonyatosan nagy tömegű, ún. szupermasszív fekete lyuk. Ennek akkor óriási gravitációs vonzása van, hogy a hozzá képest kb. 250 km/s sebességgel teperő, sokmilliárd gigatonna tömegű Naprenndszerünket is magához láncolja, pedig sokezer fényévnyi távolságra vagyunk tőle.

Szóval ha te az általad megjelölt irányban (sugárirányra merőlegesen) szeretnéd elhagyni a Tejutat, akkor ez a bazi nagy fekete lyuk ott a közepén folyamatosan maaga felé fogja görbíteni az űrhajód pályáját. Vagyis ha csak simán elindulsz "felfelé" innen a Naprendszerünkből, másodpercenként 250 km/s sebességgel (a Voyagerek kb. 15-20 km/s sebességgel távolodnak jelenleg tőlünk!), akkor igazából nem is fogod elhagyni a Tejutat, hanem szépen körbelavírozol a központi fekete lyukon, és kikötsz a galaxis túlsó végén, nagyjából a Naprendszerünkkel megegyező távolságra, de ellentétes irányba. Tehát a gyorsítás jelentős (akár túlnyomó) részét amúgy is sugárirányba kell eszközölnöd, hogy a központi fekete lyuktól (kvázi magától a Tejúttól) való távolságod is nőjön közben, ha távolodni szeretnél attól.

Ha sugárirányban indulsz kifelé a Tejútból, akkor már eleve rendelkezel ezzel a kb. 250 km/s sebességgel, hiszen ekkora sebességgel kering a Naprendszer is a Tejút közepe körül. Ehhez már csak egy kicsit kell hozzátenni, hogy távolodni kezdj a Tejút közepétől.

Amikor tengelyirányban indulsz kifelé, ahogy te gondoltad, ugyan akkor is rendelkezel ezzel a sebességgel, de e sebesség iránya merőleges a kívánt haladási irányra, tehát kvázi nullának vehető.

Bármilyen irányba mehetsz, de energia és sebesség szempontjából nagyon nem mindegy, merre indulsz.

Amúgy a Naprendszer síkja az egyáltalán nem esik egybe a Tejútrendszer síkjával!

#5> A Tejút közepén van egy iszonyatosan nagy tömegű, ún. szupermasszív fekete lyuk. Ennek akkor óriási gravitációs vonzása van…

, hogy számoljuk is ki, hogy mekkora (általános iskolai házi feladatnak pont jó kérdés lenne). A gravitáció vonzóerő a tömeggel egyenesen arányos, viszont fordítottan arányos a távolság négyzetével. Pont emiatt bár a Nap tömege több, mint 330 000-szer nagyobb, mint a Föld tömege, a Föld sokkal nagyobb erővel vonz a Föld felszínén, mint a fejed felett lévő Nap, te a Föld felé fogsz esni, ha felugrassz, nem a Nap felé.

A gravitációs erő kiszámításához a képelt:

F = G * m₁ * m₂ / r²

Ahol:

G a gravitációs állandó, G = 6,67408 * 10^(-11) (m³/(kg*s²))

m₁ a vizsgált test tömege (legyen szó egy 1 kg-os testről, vagy a te tömegedről, vagy egy űrhajó tömegéről)

m₂ a Föld, a Nap, vagy a fekete lyuk tömege, azaz a másik test tömege

r a két tömeg tömegközéppontja közötti távolság (a Föld esetén a Föld sugara, a Nap esetén a Föld-Nap távolság, a fekete lyuk esetén a Nap és a Tejútrendszer magja közötti távolság).

Ha kiszámolod, akkor egy 1 kg-os tömeget:

- A Föld 9,81 N erővel vonz.

- A Nap 0,005 931 N erővel vonz.

- A Tejútrendszer központi fekete lyuka 0,000 000 000 000 008 496 N erővel vonz.

Az 1 kg-os testet a Föld 1655-ször nagyobb erővel vonz, mint a Nap.

Az 1 kg-os testet a Föld 1,155 billiárdszor nagyobb erővel vonz, mint a Tejútrendszer központjában található fekete lyuk.

Még egy szemléltetés: Egy kisebb homokszem 3,4 milliószor nagyobb erővel nyomja az asztalt, mint amekkora erővel vonzza a Tejútrendszer közepén található fekete lyuk az 1 kg-os tömeget.

Egy bemutatott példát lehetne csak hozzátenni, a két Voyager útját. A magyarázatot az előzőek alapján érteni fogod, hogy mikor mi történik a pályákon. Az első videó:

[link]