SCIENCE 3D | 탈출 속도

무슨 일이 일어났나

탈출 속도는 던진 물체가 천체의 중력을 이기고 다시는 돌아오지 않을 만큼의 처음 빠르기입니다. 그보다 느리면 아무리 높이 올라가도 결국 되돌아옵니다.

시뮬레이터에서 탈출 속도는 그 자리 원 궤도 빠르기의 1.41 배(√2 배)로 나옵니다. 달 표면에서는 원 궤도 1,680 m/s · 탈출 2,380 m/s, 지구 표면에서는 7,910 m/s · 11,200 m/s 입니다.

NASA 자료표가 적은 표면 탈출 속도는 지구 11.186 km/s, 화성 5.03 km/s, 달 2.38 km/s 로, 시뮬레이터 값(11,200 · 5,030 · 2,380 m/s)과 맞습니다. 질량이 크고 반지름이 작은 천체일수록 탈출 속도가 큽니다.

달에서 처음 빠르기를 1.42 배로 올리면 화면에 «돌아오지 않아요 (탈출)» 가 뜹니다. 그래도 NASA 설명처럼, 지구를 벗어난 우주선은 여전히 해의 중력에 붙잡혀 있습니다.

📸 진짜 모습

델타 IV 헤비 로켓이 파커 태양 탐사선을 싣고 플로리다 케이프커내버럴 공군 기지에서 솟아오릅니다.
출처: NASA/Bill Ingalls · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

자전거로 언덕을 오를 때 처음 빠르기가 넉넉하면 꼭대기를 넘어가고, 모자라면 도로 내려옵니다 — 탈출 속도는 중력이라는 끝없이 높은 언덕을 넘는 데 드는 처음 빠르기입니다.
운동장에서 공을 하늘로 아무리 세게 차도 늘 다시 떨어지는 것은, 사람 다리로 낼 수 있는 빠르기가 지구 탈출 속도(초속 11 km 남짓)에 턱없이 못 미치기 때문입니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

인공위성처럼 궤도에 오르면 지구 중력을 벗어난 것이다.
NASA 는 낮은 지구 궤도에 들려면 초속 8 km, 지구를 아주 벗어나려면 초속 11.2 km 가 필요하다고 적습니다. 궤도를 도는 위성은 아직 지구 중력에 붙잡혀 그 둘레를 도는 것입니다. 출처
지구 탈출 속도만 넘으면 어떤 중력에도 붙잡히지 않고 곧게 날아간다.
NASA 는 지구를 벗어난 우주선도 여전히 해의 중력에 붙잡혀 있다고 설명합니다. 지구에서 벗어나는 것과 해에서 벗어나는 것은 다른 일입니다. 출처

누가 왜 찾았나

NASA 에 따르면 뉴턴은 아주 높은 산꼭대기에서 대포를 쏘는 생각 실험을 처음 그렸습니다. 화약을 더 넣어 포탄이 빨라질수록 더 멀리 떨어지다가, 어느 빠르기를 넘으면 땅에 닿지 않고 지구를 돌아 제자리 높이로 돌아옵니다. NASA 는 거기서 조금 더 빠르게 쏘면 포탄이 가장 가까운 곳에서 지구를 더 넉넉히 비켜 간다고 설명하는데, 이 시뮬레이터로 빠르기를 계속 올려 보면 길이 점점 길쭉해지다가 1.41 배에서 닫히지 않는 길이 됩니다.

확인된 값

지구 표면에서의 탈출 속도 (11.186 km/s): 11186 m/s 출처
달 표면에서의 탈출 속도 (2.38 km/s): 2380 m/s 출처
화성 표면에서의 탈출 속도 (5.03 km/s): 5030 m/s 출처
낮은 지구 궤도에 드는 빠르기 8 km/s 와 지구를 아주 벗어나는 빠르기 11.2 km/s: 11200 m/s 출처
지구의 GM (만유인력 상수 × 지구 질량, 0.39860 × 10⁶ km³/s²): 398600000000000 m³/s² 출처
화성의 GM (0.042828 × 10⁶ km³/s²): 42828000000000 m³/s² 출처
화성 평균 반지름 (3,389.5 km): 3389500 m 출처
지구를 벗어난 우주선도 해의 중력에 붙잡혀 있다: 해 중력에 붙잡힘 출처
뉴턴이 처음 그린 «산꼭대기 대포» 생각 실험: 뉴턴의 대포 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 역학과 에너지 · 시공간과 운동 [12역학01-05]

출처

https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html(확인 2026-11-12)
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/moonfact.html(확인 2026-11-12)
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/marsfact.html(확인 2026-11-12)
https://pwg.gsfc.nasa.gov/stargaze/Sorbit.htm(확인 2026-11-12)
https://science.nasa.gov/learn/basics-of-space-flight/chapter3-4/(확인 2026-11-12)

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