宇宙速度是什么 (宇宙速度)

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解析:

宇宙速度 是指物体达到11.2 千米/秒(第一宇宙速度)的运动速度时能摆脱地球引力束缚的一种速度。在摆脱地球束缚的过程中，在地球引力的作用下它并不是直线飞离 地球 ，而是按抛物线飞行。脱离地球引力后在太阳引力作用下绕 太阳运行。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系 ，物体的运动速度必须达到16.7千米/秒。那时将按双曲线轨迹飞离地球，而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。

物体达到11.2千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力的束缚。在摆脱地球束缚的过程中，在 地球引力的作用下它并不是直线飞离地球，而是按抛物线飞行。脱离地球引力后在太阳引力 作用下绕太阳运行。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系，物体的运动速度必须达到16.7千/秒（第二宇宙速度）。那时将按双曲线轨迹飞离地球，而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。

人类的航天活动，并不是一味地要逃离地球。特别是当前的应用航天器，需要绕地球飞行，即让航天器作圆周运动。我们知道，必须始终有一个与离心力大小相等，方向相反的力作用 在航天器上。在这里，我们正好可以利用地球的引力。因为地球对物体的引力，正好与物体 作曲线运动的离心力方向相反。经过计算，在地面上，物体的运动速度达到7.9千米/秒（环绕速度）时，它所产生的离心力，下好与地球对它的引力相等。这个速度被称为环绕速度。

上述使物体绕地球作圆周运动的速度被称为第一宇宙速度；摆脱地球引力束缚，飞离地球的 速度叫第二宇宙速度。

而摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系的速度叫第三宇宙速度。根据万有引力定律，两个物体之间引力的大小与它们的距离平方成反比。因此，物体离地球中心的距 离不同，其环绕速度(第一宇宙速主)和脱离速度(第二宇宙速度)有不同的数值。

什么是宇宙速度？

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。

宇宙速度是什么？数值是多少？

第一宇宙速度：7.9km/s，物体摆脱地心引力，环绕地球。

第二宇宙速度：11.2km/s，物体彻底摆脱地心引力，实现环绕太阳运动，这是目前科技水平最高速度。

第三宇宙速度：16.7km/s，物体飞出太阳系，在银河系内穿梭。

第四宇宙速度：110-120km/s，物体摆脱银行系的速度。

第五宇宙速度：1500-2300km/s，物体摆脱本星系团的速度。

第六宇宙速度：2000000-3500000km/s，物体摆脱本超星系团，实现拉尼亚凯亚超星系团内穿梭。

第七宇宙速度：约3.0x10^16km/s，物体摆脱拉尼亚凯亚超星系团。

第八宇宙速度：约1.0x10^56km/s，物体在超星系团复合体穿梭的速度。

第九宇宙速度：尚没确认，物体在斯隆长城穿梭的速度。

第十宇宙速度：物体在巨型大类星体团穿梭的速度。

第十一宇宙速度：物体在海格力斯-科罗拉·伯里阿里斯长城穿梭的速度。

第十二宇宙速度：物体在本空间宇宙穿梭的速度。

第十三宇宙速度：物体摆脱本空间宇宙，在本空间宇宙和平行宇宙间穿梭，实现空间和时间上的宇宙穿越。

第十四宇宙速度：物体摆脱宇宙集团，实现在法界中的自由穿梭。

……

宇宙速度有多少？

第一到八宇宙速度分别是：

1、 第一宇宙速度：

大小为7.9km/s

是指物体紧贴地球表面作圆周运动的速度（也是人造地球卫星的最小发射速度）。

2、第二宇宙速度：

大小为11.2km/s

是指物体完全摆脱地球引力束缚，飞离地球的所需要的最小初始速度。

3、第三宇宙速度：

大小为16.7千米／秒

是指在地球上发射的物体摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系所需的最小初始速度。

4、第四宇宙速度：

525公里／秒以上

是指在地球上发射的物体摆脱银河系引力束缚，飞出银河系所需的最小初始速度。

5、 第五宇宙速度：

500--2250km/s

航天器从地球发射，飞出本星系群的最小速度，本星系群中的全部星系覆盖一块直径大约1000万光年的区域，照这样算，需要1500--2250km/s的速度才能飞离。

6、 第六宇宙速度：

是指在地球上以这一速度发射飞船，即可脱离本超星系团引力的速度，本超星系团的直径约在1~2亿光年之间，在不需要考虑科技以及能源消耗等一系列客观条件的影响下，理论上需要接近光速才有可能飞离。

7、 第七宇宙速度：

还没有明确的定义。

8、 第八宇宙速度：

还没有明确的定义。

什么是宇宙速度：

从地球表面向宇宙空间发射人造地球卫星、行星际和恒星际飞行器所需的最低速度。人造卫星所以能围绕地球运行是因为有恰当的速度，如果速度不够大，就会落回地面；如果速度过大，则会脱离地球引力场或太阳引力场。

下述三个宇宙速度的定义给出了人造天体运动的三种范围。这里不考虑空气阻力以及光压等的影响。