当前时讯：第一宇宙速度为每秒7.9千米，达到这个速度才能离开地球吗？不是

2022-07-10 08:57:06 来源：科普中国

第一宇宙速度为每秒7.9千米，它还有着另外一个名字，就是“环绕速度”。

(资料图片)

顾名思义，一个物体只要具备了每秒7.9千米的初始速度，便可以成为地球的卫星，环绕地球运行而不会掉落。不过你可不要以为我们所发射的每一颗人造地球卫星都是以这个速度发射升空的。第一宇宙速度的概念最早源自于牛顿的一个假设，这个假设是这样说的：在地球上向水平方向发射一枚炮弹，如果这枚炮弹的速度足够快，那么它将环绕地球运行而永不落地。这个假设名为“牛顿大炮”，而炮弹与火箭是有着本质区别的，炮弹是没有后续动力的，所以它只有具备了足够快的初始速度才能够进入地球轨道。

火箭利用向后喷射物质所产生的反作用力向前推进，所以理论上来讲，如果一枚火箭拥有源源不断的动力，那么不管它飞得多慢，最终都能够进入地球轨道。

当然，这只是理论而已，现实之中的火箭因为是化学动力的，燃料已经占据了火箭绝大部分的重量，所以还是要尽量提升速度才能够将航天器送上天。那么第一宇宙速度到底是如何计算出来的呢？现实中的火箭速度又需要达到多快呢？当一个人造卫星围绕地球运行的时候，实际上是在进行一个向心运动，而支持这个向心运动的向心力其实就是万有引力，既然如此，我们就可以列出向心力的表达式，即：G=m(V∧2/R)。

G=M(V∧2/R)，其中G就是向心力，也就是万有引力常数，m是人造卫星的质量，R是地球的半径。

相比地球而言，人造卫星的质量是非常小的，基本可以忽略不计，所以按照这个公式就可以计算出速度V为7.9km/s，这就是第一宇宙速度。第一宇宙速度是相对于地心而言的，而地球本身是存在着一个自转的，所以在发射航天器的时候可以利用地球的自转速度，如此则能够更加省力。地球作为一个球体，不同位置的自转线速度是不同的，赤道地区最快，自转线速度大概为460m/s，这意味着在赤道地区发射火箭只需要达到7.4km/s的速度就可以了。

因为在赤道地区发射火箭可以最大程度的借力，所以世界上很多国家都会选择在靠近赤道的地方建造发射基地，比如我国的海南文昌发射基地，而我国的长征系列火箭发射速度就在7.5km/s左右。

达到了第一宇宙速度就可以环绕地球运行，那如果超越了第一宇宙速度呢？如果一个物体的运行速度刚好等于第一宇宙速度，那么理论上它将以近乎于圆形的轨道环绕地球运行，而当这个物体的速度超越了第一宇宙速度时，它的环绕轨道就会趋向于椭圆，而且速度越快，这个椭圆就越椭。如果这个物体的运动速度达到了一个阈值，那么它就能够彻底摆脱地球的引力束缚，这个阈值就是第二宇宙速度。

物体的运动速度一旦达到了第二宇宙速度就可以脱离地球，所以第二宇宙速度又被称之为“脱离速度”。

第二宇宙速度是多少呢？第二宇宙速度的推导就要复杂一些了，我们省略这个过程，直接给出公式，即V=√2GM/R，这个公式中的G依旧是万有引力常数，M为地球质量，R为地球半径，计算一下就能够得到V=11.2km/s的结果，这就是第二宇宙速度。一个物体达到了第一宇宙速度就可以成为地球的卫星，如果达到了第二宇宙速度就可以成为围绕太阳运行的行星，那如果想要冲出太阳系行不行呢？当然也行，这就需要达到第三宇宙速度了。

第三宇宙速度的推导过程就更加复杂了，我们还是直接给出公式，即V=√2V（地）。

这个公式中的2V（地）就代表了地球环绕太阳的公转速度，这个速度约为每秒30千米。这个公式是以太阳作为参考系来进行计算的，而我们所说的第三宇宙速度是以地球作为参考系而言的，所以我们还必须要减去地球本身的公转速度，于是公式就变为了V=（√2-1）V（地），所得到的结果就是16.7km/s，这就是第三宇宙速度。太阳系只是宇宙中一个普通的恒星系，在此之外还有着很多更大的宇宙结构，所以在第三宇宙速度之外还存在着第四、第五等等宇宙速度，只是以我们现在的能力还无法计算，因为我们根本无法确定更大宇宙结构的质量。

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