世界报道:月球公转速度远低于第一宇宙速度，为什么不会从天上掉下来？

2022-12-13 15:50:13 来源：科普中国

这是回答一位网友的问题，他说：月球的公转速度为每秒1.02公里，远低于第一宇宙速度的每秒7.9公里，按说它是不能绕地球公转的，怎么没有掉下来？想不明白。

现在我们就来说说这个问题。

所谓第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度是以地球表面为前提，通过引力方程，也就是牛顿的万有引力定律计算出来的，这个定律表述为：F=MmG/r^2，其含义是引力作用大小，是与物体质量成正比，与物体之间的距离平方成反比的。

(资料图)

也就是说，天体质量越大，引力就越大；但两个天体之间距离越远，引力就呈指数级衰减。这样我们就好理解了，在地球表面的第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度，随着距离地球表面的远离，是不断变化和衰减的，距离越远这些个速度要求就越小。

现在我们来说说第一宇宙速度，在地球表面为每秒7.9公里，也就是说在地球上起飞的物体，需要达到每秒7.9公里才能与地球引力对抗。但这个速度是摆脱不了地球引力的，只能是与地球引力取得一个平衡，既不被地球引力扯下来，也逃不掉地球引力的牵制，只能围着地球转。

因此，第一宇宙速度又叫环绕速度，其遵循的公式是根据牛顿万有引力定律变化而来，表述为v²=GM/r。这里的v表示环绕所需的速度，也就是所谓第一宇宙速度；G为引力常数，M为需要摆脱的天体质量，也就是地球质量；r为要摆脱地球质量的物体与地球引力中心，也就是地心的距离。

地球半径约为6371公里，可视为地心到地表的距离，根据这个公式，我们可以计算出在地球地表的第一宇宙速度。计算列式为：v^2=（6.67*10^-11）*（5.965*10^24）/6371000≈62449458，v≈7902米/秒。

这就是所谓第一宇宙速度的来源，如果有个物体飞行在距离地球表面2万公里的上空，所谓第一宇宙速度就只需要约3844米/秒了。而月球平均距离地球为38.4万公里，地球对其引力就弱了很多，根据环绕公式计算，其公转速度只要达到1018米/秒，就达到了环绕速度，这就是月球公转速度只达到约1.2公里，却不会被地球引力吸下来的原因。

事实上，月球正在以每年3.8厘米的速度远离地球，其中的原因众说纷纭。有一种说法认为，这种现象主要由地月之间周期性潮汐作用产生，即月球的引力导致地球海水的潮起潮落，损耗了地球自转的能量，地球自转速度不断下降，从而导致月球逐渐远离。

但另一种说法认为，引力只与质量和距离有关，与自转快慢没有毛关系，导致月球逐渐远离的原因很复杂，并非某些人说的由于地球自转变慢问题。这是另外一个话题，说来话长，今天就不展开说了。

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关键词：第一宇宙速度地球引力地球表面