Viajes espaciales

Los viajes espaciales difieren de los habituales desplazamientos sobre la superficie terrestre por un detalle fundamental: estos últimos se efectúan bajo la acción de la fuerza de gravedad terrestre cuyo valor es siempre el mismo.

Este concepto se aclara recordando que los movimientos de un tren, un auto, una bicicleta o un avión se realizan siempre a idéntica distancia del centro de la Tierra, salvo muy pequeñas variaciones que carecen de importancia. Son desplazamientos cuya dirección forma ángulo recto con el radio del planeta y, por consiguiente, la fuerza de atracción gravitacional que sufren es permanentemente idéntica.

En un viaje espacial, la dirección del movimiento forma con el radio de la Tierra un ángulo distinto del recto. Si se asciende verticalmente para alcanzar grandes alturas (varios cientos de kilómetros) el valor del ángulo será cero, puesto que el vehículo se aleja en la dirección de uno de los radios.

Claro está que para que esto sea posible se debe vencer la fuerza de atracción terrestre. Véase, por ejemplo, lo que ocurre con los cuerpos que llegan a la Tierra desde el espacio:cuando chocan con la superficie, la velocidad que traen es similar a la que tendrían si provinieran de una distancia infinita. Esa misma velocidad adquirida por el objeto que se precipita, pero aplicada en sentido contrario, es la que necesita un cuerpo para vencer la fuerza de gravedad, escapar de la atracción del planeta y desplazarse hasta una distancia teóricamente infinita. Esta velocidad se denomina velocidad de escape o velocidad parabólica.


Neil A. Armstrong : "Éste es un pequeño paso para un hombre, pero un gran paso para la humanidad"
Primer llegada del hombre a la Luna.

Agujeros negros y Velocidad de escape.

Si la masa inicial de una estrella es superior a 8 masas solares, al final de su vida cuando todo el combustible se ha gastado, la estrella se convierte en un agujero negro.

¿Qué es un agujero negro?
Es una región del espacio con tanta masa concentrada en un punto que ningún objeto, ni siquiera la luz, puede escapar de su atracción gravitacional.
Podemos entender este fenómeno si imaginamos lo que ocurre cuando la densidad de un planeta aumenta de manera colosal.
¿Qué tan grande es un agujero negro?

La condición importante para la formación de un agujero negro es que alcance a concentrar una cierta cantidad de masa dentro de un cierto radio. Por ejemplo, si la masa de la Tierra se concentra dentro de una esfera de radio 9 milímetros ésta se convierte en un agujero negro.

El Sol se convertiría en un agujero negro si toda su masa se concentra dentro de una esfera de radio 3 kilómetros. Este radio en general se llama el 'horizonte de eventos' o el 'horizonte causal'. Se llama 'horizonte de eventos' porque cualquier evento que ocurra dentro de esta región nunca podrá ser comunicado al mundo exterior ya que ninguna señal puede salir del agujero negro.

Si el Sol se convierte en un agujero negro, fuera de la pérdida de la energía solar que le da día a los planetas, no pasaría nada con sus órbitas. El agujero negro no se tragaría los planetas. Para que un objeto sea absorbido por el agujero negro, éste debe acercarse a una distancia menor que el radio del 'horizonte de eventos'.

¿Cómo vemos los agujeros negros?
Si existen agujeros negros en abundancia, éstos podrían ser la materia oscura del universo.

Si un agujero negro no deja escapar la luz, entonces ¿cómo lo podemos ver?

Respuesta: un agujero negro no se ve directamente.

Se ha podido verificar experimentalmente la existencia de agujeros negros (por ejemplo en el centro de algunas galaxias) examinando el movimiento de estrellas en torno a su centro y la radiación emitida por las partículas cargadas que caen al agujero negro.

Velocidad de la luz

La velocidad de la luz en el vacío es por definición una constante universal de valor 299.792.458m/s^{2 3} (suele aproximarse a 3·10⁸ m/s), o lo que es lo mismo 9,46·10¹⁵ m/año; la segunda cifra es la usada para definir al intervalo llamado año luz.

Se simboliza con la letra c, proveniente del latín celéritās (en español celeridad o rapidez), y también es conocida como la constante de Einstein.

El valor de la velocidad de la luz en el vacío fue incluida oficialmente en el Sistema Internacional de Unidades como constante el 21 de octubre de1983,^{[cita requerida]} pasando así el metro a ser una unidad derivada de esta constante.

La rapidez a través de un medio que no sea el "vacío" depende de su permitividad eléctrica, de su permeabilidad magnética, y otras características electromagnéticas. En medios materiales, estavelocidad es inferior a "c" y queda codificada en el índice de refracción. En modificaciones del vacío más sutiles, como espacios curvos, efecto Casimir, poblaciones térmicas o presencia de campos externos, la velocidad de la luz depende de la densidad de energía de ese vacío.

¿Como se establece la velocidad de escape de un planeta?

La velocidad de escape de un planeta o estrella depende de su masa.
La luna, por ejemplo, que es más ligera que la Tierra tiene una velocidad de escape de solo 2,4 kilómetros por segundo. Podemos imaginar qué pasa si repetimos el experimento en un punto con tanta masa concentrada en una región tan pequeña, que la velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz: como nada puede viajar a una velocidad mayor que la velocidad de la luz, entonces todos los objetos, incluyendo la luz, estarían atrapados para siempre por la atracción gravitacional de este planeta.
El Sol. Por ejemplo. vemos su velocidad de escape aplicando su radio y su masa sale de unos 620 km/s. Con esta velocidad tan elevada ni siquiera el hidrógeno ni el helio pueden escapar. El Sol contiene hidrógeno y helio que son necesarios para producir la fusión nuclear.

Gravedad y Velocidad de escape

La gravedad, en física, es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un objeto en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina fuerza gravitatoria, fuerza de gravedad, interacción gravitatoria o gravitación.
Tiene relación con la fuerza que se conoce como peso. El peso, que es familiar a todos, es la fuerza de gravedad que ejerce la masa de la Tierra, respecto cualquier objeto que esté en su entorno, por ejemplo, la masa del cuerpo humano. Se aprovecha esta fuerza para medir la masa de los objetos con bastante precisión, por medio de básculas de pesas. La precisión alcanzada al pesar se debe a que la fuerza de gravedad que existe entre la tierra y los objetos de su superficie es similar en cualquier lugar que esté a la misma distancia del centro terrestre, aunque esta disminuirá proporcionalmente si se alejan, tanto de la pesa como del objeto a pesar.
En otros planetas o satélites, el peso de los objetos varía si la masa de los planetas o satélites es diferente (mayor o menor) a la masa de la Tierra.

Los efectos de la gravedad son siempre atractivos, y la fuerza resultante se calcula respecto del centro de gravedad de ambos objetos (en el caso de la Tierra, el centro de gravedad es su centro de masas, al igual que en la mayoría de los cuerpos celestes de características homogéneas). Sir Isaac Newton formuló la teoría de la gravedad.

La fuerza de la gravedad actúa sobre nosotros aunque no nos demos cuenta; es la que nos retiene sobre la superficie de la Tierra estemos donde estemos. Porque la gravedad siempre atrae hacia el centro de la Tierra.

Velocidad de escape.

El significado de la velocidad de escape es la Velocidad mínima que debe comunicarse a un cuerpo para que pueda superar la atracción gravitatoria de la Tierra u otro astro y alejarse indefinidamente de ella. Es decir, La velocidad que tiene que usar un cuerpo para que la fuerza gravitatoria del otro cuerpo no la atraiga. Por ejemplo si una nave pasa cerca del sol el sol, indiscutiblemente lo va atraer por la fuerza de atracción que tiene, entonces necesita una velocidad para escapar de esa atracción.

Las leyes de Newton, deducen que la velocidad de escape es proporcional a la raíz cuadrada de la masa (de la Tierra en nuestro caso), dividido por la raíz cuadrada del radio (de la Tierra). A mayor masa, mayor velocidad de escape y a mayor radio menor velocidad.