三个宇宙速度

三大宇宙速度

第一宇宙速度是每秒7.9千米/秒,物体如果达到7.9千米/秒的速度。它就会永远地绕地球运行而不会 从天上掉下来,我们也之称为环 绕速度； 第二宇宙速度是每秒11.2千米/秒 ,物体如果达到这个速度,将会 逃离地球的束缚飞向星际空间,我们也之为脱离速度； 第三宇宙速度是每秒钟16.7千米/ 秒,若是要到太阳系外去旅行那 就要达到这个速度.三大宇宙速度是从研究两个质点在万有引力作用下的运动规律出发，人们通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小发射速度，分别称为第一宇宙速度（牛顿称之为环绕速度）、第二宇宙速度（脱离速度）和第三宇宙速度（太阳的逃逸速度）。扩展：当航天器超过第一宇宙速度v1达到一定值时，它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星，这个速度就叫做第二宇宙速度，亦称逃逸速度。 所谓摆脱地球束缚，就是几乎不受地球引力影响，这与处于离地球无穷远点的位置的情况等价。这里要注意，由于月球还未超出地球引力的范围，故从地面发射探月航天器，不需要达到第二宇宙速度v2，实际上其初始速度不小于10.848 km/s 即第三宇宙速度从地球表面发射航天器，飞出太阳系，到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小发射速度，就叫做第三宇宙速度。按照力学理论可以计算出第三宇宙速度V3=16.7公里/秒。需要注意的是，这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值；如果方向不一致，所需速度就要大于16.7公里/秒了。可以说，航天器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的唯一要素，只有工质发动机（通常为多级火箭）才能突破该宇宙速度。

什么是三个宇宙速度?

所谓三个宇宙速度是指在地球上发射人造航天器，实现绕地飞行、逃离地球、逃离太阳系的最小速度。这三个速度分别为7.9km/s、11.2km/s、16.7km/s，这三个速度在地球上叫做第一宇宙速度，又叫环绕速度；第二宇宙速度，又叫脱离速度；第三宇宙速度，又叫逃逸速度。首先说一下这三个宇宙速度是怎么来的。这得从牛顿说起。在三百多年前，一个苹果掉到牛顿的头上，砸开了他的天眼，使他冥冥之中看到了宇宙的第一线曙光，这就是四种基本力中最早发现的一种力，叫万有引力。当然苹果砸头只是一个传说，并没有确切的依据，但牛顿发现了万有引力的规律，这个是没有任何疑义的。牛顿发现的万有引力定律表述在其1687年出版《自然哲学的数学原理》一书中，但由于当时的实验条件，万有引力常量G一直未能得出精确数据，一直到1789年，英国又出了个伟大人物叫卡文迪许，他用改进的扭秤实验得出了引力常量G的精确数值，这样使万有引力定律如虎添翼，成为科学发展的一根重要支柱。由此，卡文迪许被誉为称量地球的第一人。从此，万有引力定律表述为：F=GMm/r^2这里，F表示引力值；G为引力常量，取值约6.67x10^11N·m^2/kg^2；M和m为引力作用大小物体质量；r为引力作用大小物体之间质心的距离。从引力定律可以看出，引力的影响是与质量乘积成正比，与距离平方成反比的，是与距离呈平方指数衰减的，这就说明距离越远引力衰减得越快。人们根据万有引力定律，推演出速度与引力之间的关系，即天体的环绕速度计算公式和逃逸速度计算公式，表述为：环绕速度公式v'=√（GM/r）式中，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）式中，v"为逃逸速度，G为天体质量，r为天体半径。根据这两个公式，就可以计算出地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度。我们可以来验证一下，地球的质量为5.965x10^24kg，半径约6371km，代入公式：环绕速度v'=√(5.965x10^24x6.67x10^-11/6371000)≈7.9km/s逃逸速度v"=√(2x5.965x10^24x6.67x10^-11/6371000)≈11.2km/s这就是所谓第一宇宙速度和第二宇宙速度的来历。三个宇宙速度具体数值只是相对地球而言，在宇宙中并不通用。第一宇宙速度是飞行器绕地飞行所需速度，既脱离不了地球引力，也逃脱不了地球引力。而且这个速度是从地表起飞时必须达到的速度，巡航速度就要看距离地表多高了，越高所需速度越慢，越低所需速度越快。如地球同步卫星距离地表35786km，距离地心42164km，在这个高度只要速度达到约3.1km/s就不会掉下来，也飞不走。第二宇宙速度是脱离地球引力速度，也就是说达到这个速度，地球引力就拽不住这个航天器了，就可以飞往其他的行星。在地球上，起飞速度只要达到了每秒11.2km的速度，就可以飞往火星了。第一第二宇宙速度相对其他星球来说，就是环绕速度和逃逸速度，在宇宙中通用的只有这两个速度。所有的天体都有这两个速度。如果根据上述公式计算，可以算出太阳环绕速度为436.6km/s，就是所谓太阳的第一宇宙速度；太阳逃逸速度为617.7km/s，就是太阳的第二宇宙速度。也就是说，人造飞行器从太阳表面起飞，只要达到每秒436.6千米，就可以绕着太阳飞，不掉下去也逃不走；只要达到每秒617.7千米，就可以逃脱太阳引力，逃往太阳系外飞往别的恒星。这两个速度相对太阳来说，也只是起飞时达到的初速度，而飞高了，速度就并不需要那么快了，距离太阳越远，所需要的速度就越小。比如到了地球这个位置，所需要的环绕速度约29.8km/s，就是现在地球的公转速度。所以地球既不会掉向太阳，也飞不走。而到了距太阳1光年的边缘地带，太阳引力已经非常微弱，根据计算，只需要每秒约168米的速度就可以逃逸了。

三大宇宙速度

三大宇宙速度是第一宇宙速度（牛顿称之为环绕速度）、第二宇宙速度（脱离速度）和第三宇宙速度（太阳的逃逸速度）。一、第一宇宙速度7.9km/s（v1）二、第二宇宙速度当航天器超过第一宇宙速度v1达到一定值时，它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星，这个速度为第二宇宙速度，亦称逃逸速度。摆脱地球束缚，就是几乎不受地球引力影响。由于月球还未超出地球引力的范围，故从地面发射探月航天器，不需要达到第二宇宙速度v2，实际上其初始速度不小于10.848 km/s 即可。三、第三宇宙速度从地球表面发射航天器，飞出太阳系，到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小发射速度，就叫做第三宇宙速度。按照力学理论可以计算出第三宇宙速度V3=16.7公里/秒。需要注意的是，这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值；如果方向不一致，所需速度就要大于16.7公里/秒了。四、三大宇宙速度及其意义是什么三大宇宙速度指的是第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。其意义为探索航天途径，克服地球引力、太阳引力所需的最小能量，因此引入了三个宇宙速度的概念。