Vận tốc âm thanh và vận tốc thoát ly

Để vượt ra ngoài trường hấp dẫn của của trái đất cần vận tốc 11 km/s (vận tốc thoát ly, còn gọi là “tốc độ vũ trụ cấp 2”). Vận tốc này lớn hơn nhiều vận tốc âm thanh trong không khí, 330 m/s.

Liệu trong vũ trụ có hành tinh nào mà ở đó tốc độ âm thanh (trong khí quyển của nó) lớn hơn vận tốc thoát ly ra khỏi hành tinh đó?

7 responses to “Vận tốc âm thanh và vận tốc thoát ly

  1. Không rõ định nghĩa “hành tinh” của giáo sư có bao gồm một khí quyển ổn định không. Nếu có, thì suy nghĩ bước đầu của em cho câu trả lời là không, vì lí do khá hiển nhiên là sóng âm thanh được tạo ra trong khí quyển là một hiện tượng diễn ra thường xuyên.

  2. Hehe em nghĩ có khả năng với trường hợp khối lượng của hành tinh đó phải rất lớn hoặc rất nhẹ. Nhưng vẫn chưa nghĩ được làm sao có thể giữ được bầu khí quyển. Chắc phải có ranh giới về khối lượng phân tử của các loại khí. Ví dụ như khối lượng phân tử khí nặng hơn mức giới hạn sẽ thoát, còn nhỏ hơn thì vẫn bị giữ bởi lực hút hấp dẫn. (Khối lượng phân tử khí ~ 1 / khối lượng hành tinh)

  3. Điều này chắc là không thể! Với giả sử các điều kiện vật lý của hành tinh, và khí quyển của hành tinh đó đó không chênh lệch quá nhiều so với Trái Đất thì cỡ nhiệt độ bề mặt phải khoảng 10^5. Điều này là không thể với 1 hành tinh mà nếu có thì hành tinh đó cũng không thể có khí quyển.

  4. Nếu giả sử điều kiện khí quyển và khối lượng riêng của hành tinh đó giống với các điều kiện của Trái Đất ở 21*C, em tính là để xảy ra hiện tượng như GS muốn thì t phải tỉ lệ thuận với bình phương bán kính theo hệ số 7,7*10^-9. Đúng là R càng nhỏ thì vận tốc thoát càng thấp, nhưng mà theo hình dung của em hành tinh thì thiên thể đó phải có bậc độ lớn bán kính không thể quá chênh lêch Trái Đất.

  5. Tôi nghĩ là không thể có hành tinh nào như vậy. Ta có thể lý luận qua những bước sau:

    1. Vận tốc âm thanh cỡ bằng vận tốc chuyển động nhiệt của các phân tử. Đó là do âm thanh lan truyền do một phân tử đập vào một phân tử khác, phân tử này lại đập vào phân tử thứ ba v.v. Do đó tốc độ lan truyền của âm thanh cỡ bằng vận tốc chuyển động phân tử không khí.

    2. Độ dày của khí quyển cỡ bằng độ cao đạt được khi ta ném lên từ mặt đất một vật với vận tốc ban đầu bằng vận tốc chuyển động nhiệt của phân tử không khí. Tôi sẽ không giải thích ở đây, nhưng nếu nghĩ một chút các bạn sẽ thấy điều này cũng có lý, mặc dù không tầm thường.

    3. Do đó độ dày của khí quyển bằng độ cao đạt được khi ta ném một vật từ mặt đất lên với vận tốc ban đầu bằng tốc độ âm thanh.

    4. Nếu tốc độ âm thanh lớn hơn tốc độ thoát ly, độ dày khí quyển ra tới vô cùng. Hành tinh đang xét sẽ mất hết khí quyển do các phân tử thoát ly ra vô cùng.

  6. Đúng là nếu chỉ hình dung đơn giản thì vấn đề này không quá khó để nắm bắt. Ban đầu khi nghĩ về vấn đề này em cũng mơ hồ nhận thấy về một hành tinh sẽ mất hết khí quyển. Nhưng mà càng làm rõ thì càng không đúng. Vấn đề này em đã chưa suy nghĩ rõ ràng, có lẽ cũng do ngay từ đầu giả định của mình đã sai hướng. Bây giờ thì đã rõ ràng! Cảm ơn GS về câu hỏi và lời giải đáp!

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s