江苏龙网

  1. 主页 > 生活百科 > >

三个宇宙速度是谁发现的 三个宇宙速度( 二 )


轨道速度和逃逸速度也可以应用于其他天体 。比如计算火星的轨道速度和逃逸速度，只需要用火星的质量、半径和表面重力加速度来代替公式中的M、R和G 。[1]
第四宇宙速度
所谓第四宇宙速度，是指地球上发射的物体在没有银河系引力约束的情况下飞出银河系所需的最小初速度，约为110-120km/s，是指银河系大部分地区所需的航行速度 。如果充分利用太阳系绕银河系中心的自转速度，最低航行速度可以达到82 km/s，由于人类对银河系了解甚少，银河系的质量和半径无法估计，这个数字要形成舆论还需要很长时间 。
第五宇宙速度
第五宇宙速度是指航天器从地球发射时飞出星系团的最小速度 。因为星系团的半径和质量不够精确，所以无法准确知道数据大小 。科学家估计该星团的规模约为500-1000万光年 。照此计算，需要1500-2250km/s/s才能飞走，但这个速度以人类的科学发展水平，至少需要几百年，所以只是一种错觉 。[2]
三种宇宙速度是什么？所谓三速宇宙，是指人造飞船绕地球飞行、脱离地球、脱离太阳系的最小速度 。这三个速度分别是7.9km/s、11.2km/s和16.7km/s 。这三种速度被称为地球上的第一宇宙速度，也称为环绕速度 。第二宇宙速度，也叫逃逸速度；第三宇宙速度，又称逃逸速度 。
首先来说说这三个宇宙速度是怎么来的 。
这得从牛顿说起 。300多年前，一个苹果落在牛顿的头上，让他睁开了眼睛，让他看到了宇宙中的第一缕光 。这是最早的四种基本力之一，叫做引力 。当然，苹果摇头只是传说，没有确切依据，但牛顿发现了万有引力定律，这是毋庸置疑的 。
牛顿的万有引力定律在他1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中有所表述 。但由于当时的实验条件，无法获得引力常数g的准确数据 。直到1789年，一个名叫卡文迪什的伟人才从英国出来 。他用改进的扭秤实验获得了万有引力常数g的精确值，使万有引力定律如虎添翼，成为科学发展的重要支柱 。由此，卡文迪什被誉为称量地球的第一人 。
从此，万有引力定律被表述为:f = GMM/r 2 。
这里，f代表引力值；g为引力常数，其值约为6.67 X10 ^ 11n·m2/kg ^ 2；/kg ^ 2；m和m是有重力的物体的质量；r是不同重力的物体之间质心的距离 。
从引力定律可以看出，引力的影响与质量的乘积成正比，与距离的平方成反比，随距离呈指数衰减，说明距离越远，引力衰减越快 。根据万有引力定律，人们推导出速度与引力的关系，即计算环绕速度的公式和计算天体逃逸速度的公式，表示为:
圆周速度公式
v'=√(GM/r)
其中v '为环绕速度，g为天体质量，r为天体半径 。
逃逸速度公式
v"=√(2GM/R)
其中V”是逃逸速度，G是天体的质量，R是天体的半径 。
根据这两个公式，可以计算出地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度 。我们可以验证地球质量为5.965x10^24kg，半径约为6371km 。将其代入公式:
环绕速度v ' =√(5.965 X10 24x 6.67 X10-11/6371000)≈7.9km/s 。
逃逸速度v " =√(2x 5.965 X10 24x 6.67 X10-11/6371000)≈11.2km/s 。
这就是所谓第一宇宙速度和第二宇宙速度的由来 。
三个宇宙速度的具体值只是相对于地球而言的，在宇宙中并不具有普适性 。
第一宇宙速度是飞行器绕地球飞行所需的速度，既离不开地球引力，也离不开地球引力 。而这个速度是从水中起飞时必须达到的速度 。巡航速度取决于它离地面有多高 。速度越高，速度越慢，速度越低 。例如，地球同步卫星距离地表35786公里，距离地球中心42164公里 。在这个高度，只要速度达到3.1km/s左右，就不会掉下来，也不会飞起来 。
第二宇宙速度是远离地球引力的速度，也就是说在这个速度下，地球引力拖不动飞船，它可以飞向其他星球 。在地球上，只要起飞速度达到每秒11.2公里，就可以飞往火星 。
与其他行星相比，第一和第二宇宙速度分别是轨道速度和逃逸速度，宇宙中只有这两种速度是普遍存在的 。所有的天体都有这两种速度 。如果按照上面的公式计算，可以算出绕太阳的速度是436.6km/s，也就是所谓的太阳第一宇宙速度；太阳的逃逸速度是617.7km/s，是太阳的第二宇宙速度 。换句话说，人造飞行器只要从太阳表面起飞，达到每秒436.6公里，就可以绕太阳飞行，不坠落就逃不掉；只要达到每秒617.7公里，就可以脱离太阳引力，逃到太阳系外的其他恒星 。
与太阳相比，这两个速度只是起飞时达到的初速度 。飞得高的时候，不需要飞得那么快 。离太阳越远，需要的速度越小 。比如在地球的位置，需要的环航速度大概是29.8km/s，也就是现在地球的公转速度 。所以地球既不会落向太阳，也不会飞走 。在距离太阳一光年的边缘，太阳的引力已经很弱了 。据计算，每秒钟只需168米左右就能逃脱 。


推荐阅读


上一篇：怎么样加盟快递代收点的

下一篇：中了蛊毒的人照片 云南蛊毒