Yörünge hızı
Kısa tanım
Bir cismin bir gök cisminin etrafında belirli bir yükseklikte, düşmeden ve uzaklaşmadan dolanabilmesi için sahip olması gereken hızdır.
Diğer adları: Dairesel yörünge hızı, Birinci kozmik hız
Uluslararası Uzay İstasyonu yaklaşık 400 km yükseklikte, saatte 27.000 kilometreyi aşan bir hızla hareket eder. Bu hız, istasyonun Dünya'ya düşmeden etrafında dönmesini sağlayan yörünge hızıdır. Aslında istasyon sürekli düşer, ancak yatay hızı o kadar büyüktür ki Dünya'nın eğriliği nedeniyle yüzeye hiç ulaşamaz.
Formül
Dairesel yörüngede kütle çekim kuvveti, merkezcil kuvvete eşitlenerek bulunur:
v = √(G × M / r)
G evrensel çekim sabiti, M merkezi cismin kütlesi, r ise merkezden olan uzaklıktır (gezegen yarıçapı + yükseklik). Dünya için G × M ≈ 3,986 × 10¹⁴ m³/s²'dir.
Örnek: 420 km yükseklik
r = 6.371 + 420 = 6.791 km = 6,791 × 10⁶ m. v = √(3,986 × 10¹⁴ / 6,791 × 10⁶) ≈ √(5,87 × 10⁷) ≈ 7.660 m/s, yani yaklaşık 27.600 km/sa. Bir tur süresi T = 2πr / v ≈ 5.570 saniye, yani yaklaşık 93 dakikadır. Farklı yükseklik ve gezegenler için yörünge hızı hesaplama ve yörünge periyodu hesaplama araçlarını kullanabilirsin.
Yükseklik arttıkça hız azalır
Uzaklaştıkça çekim zayıfladığı için daha düşük hız yeterlidir. Yaklaşık 35.786 km yükseklikteki yer eşzamanlı (jeostasyoner) uydular saniyede yaklaşık 3,07 km hızla döner ve bir turu tam olarak Dünya'nın kendi dönüşüyle aynı sürede tamamlar; bu yüzden gökyüzünde sabit görünürler.
Kaçış hızıyla farkı
Bir cismin çekim alanından tamamen kurtulması için gereken kaçış hızı, aynı uzaklıktaki dairesel yörünge hızının √2 katıdır. Dünya yüzeyinde dairesel yörünge hızı yaklaşık 7,9 km/s, kaçış hızı ise yaklaşık 11,2 km/s'dir. Eliptik yörüngelerde hız sabit değildir; cisim merkeze yaklaştıkça hızlanır, Kepler'in ikinci yasası da bunu anlatır.