우리는 지구의 중력에 의해 땅에 붙어 살고 있다.새는 하늘을 날 수 있지만 중력의 영향력 아래 살짝 떠 있을 뿐 이 행성을 떠날 수는 없다.그 이유는 지구의 중력에서 벗어나려면 특정 이상의 속도를 가져야 하기 때문이다.
이처럼 한 행성의 중력을 벗어나기 위해 필요한 최소한의 속도를 탈출 속도라고 한다.
탈출 속도를 찾으려면 먼저 행성 표면에서의 중력 퍼텐셜 에너지를 알아야 한다.
행성 표면에서 질량이 m인 물체가 질량이 M인 행성 표면과의 거리가 r일 때의 중력 퍼텐셜 에너지는 아래 식으로 나타낼 수 있다.
또한 그 물체를 v의 속도로 지구 밖으로 던졌을 때의 운동에너지는 다음과 같다.
물체가 행성 표면에서 무한히 먼 곳에 있다면 그때는 속도도 0이고 거리는 무한히 커지므로 운동 에너지와 퍼텐셜 에너지는 모두 0이 되고 전체 에너지도 0이다.
한국이 발사한 로켓누리호처럼 전체 에너지가 0이 되는 곳을 향해 물체를 운동시켜야 하는 속도가 탈출 속도다.
식에 써보면 대개 이렇다.
물론 실제로는 공기저항이나 여러 변수가 많지만 이론적으로 저속도에 이르면 물체는 행성 밖으로 탈출할 수 있다.
알려진 바로는
지구의 탈출 속도는 약 11.2km/s 태양계를 벗어나려면 약 618km/s
정도라고 한다.
대절박의 끝