版權歸原作者所有，如有侵權，請聯(lián)系我們

第一宇宙速度為每秒7.9千米，它還有著另外一個名字，就是“環(huán)繞速度”。

顧名思義，一個物體只要具備了每秒7.9千米的初始速度，便可以成為地球的衛(wèi)星，環(huán)繞地球運行而不會掉落。不過你可不要以為我們所發(fā)射的每一顆人造地球衛(wèi)星都是以這個速度發(fā)射升空的。第一宇宙速度的概念最早源自于牛頓的一個假設，這個假設是這樣說的：在地球上向水平方向發(fā)射一枚炮彈，如果這枚炮彈的速度足夠快，那么它將環(huán)繞地球運行而永不落地。這個假設名為“牛頓大炮”，而炮彈與火箭是有著本質區(qū)別的，炮彈是沒有后續(xù)動力的，所以它只有具備了足夠快的初始速度才能夠進入地球軌道。

火箭利用向后噴射物質所產生的反作用力向前推進，所以理論上來講，如果一枚火箭擁有源源不斷的動力，那么不管它飛得多慢，最終都能夠進入地球軌道。

當然，這只是理論而已，現(xiàn)實之中的火箭因為是化學動力的，燃料已經占據了火箭絕大部分的重量，所以還是要盡量提升速度才能夠將航天器送上天。那么第一宇宙速度到底是如何計算出來的呢？現(xiàn)實中的火箭速度又需要達到多快呢？當一個人造衛(wèi)星圍繞地球運行的時候，實際上是在進行一個向心運動，而支持這個向心運動的向心力其實就是萬有引力，既然如此，我們就可以列出向心力的表達式，即：G=m(V∧2/R)。

G=M(V∧2/R)，其中G就是向心力，也就是萬有引力常數(shù)，m是人造衛(wèi)星的質量，R是地球的半徑。

相比地球而言，人造衛(wèi)星的質量是非常小的，基本可以忽略不計，所以按照這個公式就可以計算出速度V為7.9km/s，這就是第一宇宙速度。第一宇宙速度是相對于地心而言的，而地球本身是存在著一個自轉的，所以在發(fā)射航天器的時候可以利用地球的自轉速度，如此則能夠更加省力。地球作為一個球體，不同位置的自轉線速度是不同的，赤道地區(qū)最快，自轉線速度大概為460m/s，這意味著在赤道地區(qū)發(fā)射火箭只需要達到7.4km/s的速度就可以了。

因為在赤道地區(qū)發(fā)射火箭可以最大程度的借力，所以世界上很多國家都會選擇在靠近赤道的地方建造發(fā)射基地，比如我國的海南文昌發(fā)射基地，而我國的長征系列火箭發(fā)射速度就在7.5km/s左右。

達到了第一宇宙速度就可以環(huán)繞地球運行，那如果超越了第一宇宙速度呢？如果一個物體的運行速度剛好等于第一宇宙速度，那么理論上它將以近乎于圓形的軌道環(huán)繞地球運行，而當這個物體的速度超越了第一宇宙速度時，它的環(huán)繞軌道就會趨向于橢圓，而且速度越快，這個橢圓就越橢。如果這個物體的運動速度達到了一個閾值，那么它就能夠徹底擺脫地球的引力束縛，這個閾值就是第二宇宙速度。

物體的運動速度一旦達到了第二宇宙速度就可以脫離地球，所以第二宇宙速度又被稱之為“脫離速度”。

第二宇宙速度是多少呢？第二宇宙速度的推導就要復雜一些了，我們省略這個過程，直接給出公式，即V=√2GM/R，這個公式中的G依舊是萬有引力常數(shù)，M為地球質量，R為地球半徑，計算一下就能夠得到V=11.2km/s的結果，這就是第二宇宙速度。一個物體達到了第一宇宙速度就可以成為地球的衛(wèi)星，如果達到了第二宇宙速度就可以成為圍繞太陽運行的行星，那如果想要沖出太陽系行不行呢？當然也行，這就需要達到第三宇宙速度了。

第三宇宙速度的推導過程就更加復雜了，我們還是直接給出公式，即V=√2V（地）。

這個公式中的2V（地）就代表了地球環(huán)繞太陽的公轉速度，這個速度約為每秒30千米。這個公式是以太陽作為參考系來進行計算的，而我們所說的第三宇宙速度是以地球作為參考系而言的，所以我們還必須要減去地球本身的公轉速度，于是公式就變?yōu)榱薞=（√2-1）V（地），所得到的結果就是16.7km/s，這就是第三宇宙速度。太陽系只是宇宙中一個普通的恒星系，在此之外還有著很多更大的宇宙結構，所以在第三宇宙速度之外還存在著第四、第五等等宇宙速度，只是以我們現(xiàn)在的能力還無法計算，因為我們根本無法確定更大宇宙結構的質量。

歡迎掃碼關注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費、優(yōu)惠的科普活動和科普好物！