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第一二三宇宙速度 第一二三宇宙速度大小和意义

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宇宙第一二三四速度分别是多少? 1.第一宇宙速度: 第一宇宙速度是发射一个物体,使其成为地球卫星的最小速度。 V1=7.9km/s 若以第一宇宙速度发射一个物体,物体将在贴着地球表面的轨道上绕地球运动。 我们要认识到发射速度和运行速度是两个不同的速度。比如我们以10km/s的速度发射一颗卫星,由于发射速度大于7.9km/s,卫星不可能贴着地球表面飞行,它将会远离地球表面。卫星远离地球表面的运动可以被近似地看作竖直上抛运动,在这个过程中卫星速度将减小。当卫星速度减小到7.9km/s时,卫星离地球的距离变大了,根据万有引力定律,此时它受到的引力要比原来小,仍不能使其在此高度绕地球运动,卫星还将继续远离地球。卫星离地面更远了,速度也将进一步地减小。当速度减小到某一数值时,比如说6km/s时,卫星在这个位置受到的地球引力刚好等于其在这个轨道以这个速度运动所需的向心力,卫星就会在这个轨道上绕地球运动,此时其的运行速度必然小于第一宇宙速度。所以,我们可以说第一宇宙速度是发射地球卫星的最小速度,也是卫星绕地球运行的最大速度。 2.第二宇宙速度 第二宇宙速度是物体能够摆脱地球引力束缚的最小速度。 V2=11.2km/s 当物体的发射速度大于或等于第二宇宙速度时物体将成为绕太阳运动的行星或飞到其他行星上去。 3.第三宇宙速度 第三宇宙速度是物体能够摆脱太阳引力束缚的最小速度。 V3=16.7km/s 当物体的发射速度大于或等于第三宇宙速度时,物体将飞离太阳系。 4.第四宇宙速度 所谓第四宇宙速度,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,约为二百八十三公里每秒,指在银河内绝大部分地方所需要的脱离速度。如充分利用太阳系围绕银心的转速,最低脱离速度可为八十二公里每秒。由于人类对银河系所知甚少,这个数字还需要很久才能形成公论。目前认为为二百八十三公里每秒,此数值为在银河系内的绝对脱离速度。 宇宙速度的概念也可应用于在其他天体发射航天器的情况。例如计算火星的环绕速度和逃逸速度,只需要把公式中的M,R,g换成火星的质量、半径、表面重力加速度即可。
第一宇宙速度到第六宇宙速度,分别有多快?有没有第七宇宙速度?

从第一宇宙速度到第六宇宙速度,一个比一个快,为了方便理解,我们不妨来进行一个思想实验,来看看它们分别有多快。

假如我们在山顶向着水平方向发射一枚炮弹,接下来,这枚炮弹会因为惯性而具备水平方向的速度,与此同时,它也会在地球引力的作用下向地面坠落,于是这枚炮弹就会飞出一段距离后落到地面上。很明显,炮弹发射时的速度越快,它在空中飞行的距离就越远。

第一二三宇宙速度 第一二三宇宙速度大小和意义(图1)

由于地球是圆的,地面在整体上存在着一个曲率,因此远处的地平面会相对我们当前的水平面出现“下降”,距离越远,地平面就“下降”得越明显。

这样就会造成一种现象,那就是当某一枚炮弹的速度达到一个值时,那么它在飞出一段距离后,其飞行高度会因为地球的引力而下降1厘米,与此同时,在这个位置上的地平面也会因为地球的曲率而刚好“下降”1厘米,于是这枚炮弹就会一直围绕着地球转圈,而不会掉到地面上(注:由于是思想实验,因此我们不必考虑其它阻力)。

第一二三宇宙速度 第一二三宇宙速度大小和意义(图2)

这种速度就是第一宇宙速度,其值约为7.9千米/秒,在此基础上,假如我们继续增加炮弹的发射速度,那么炮弹环绕地球的运行轨道就会变成椭圆形,炮弹的速度越快,这种椭圆形轨道就越狭长,当速度达到11.2千米/秒时,我们发射的炮弹就可以摆脱地球的引力场,进而飞向宇宙深空,这种速度就是第二宇宙速度。

第一二三宇宙速度 第一二三宇宙速度大小和意义(图3)

由于太阳引力的束缚,即使我们发射的炮弹达到了第二宇宙速度,也只能围绕着太阳公转,而想要飞出太阳系,炮弹的速度就至少要达到16.7千米/秒,这就是第三宇宙速度。

需要注意的是,以上三种宇宙速度都是确定的,从第四宇宙速度开始,就只有估计值了。太阳系的上一级结构是银河系,假如我们在地球上发射的炮弹,其速度刚好可以使自己凭借惯性摆脱银河系的引力场,那么它此时的速度就是第四宇宙速度。

第一二三宇宙速度 第一二三宇宙速度大小和意义(图4)

我们可以根据银河系的质量和直径来计算出第四宇宙速度,以目前的观测数据来计算,这个速度的估计值为110千米/秒至120千米/秒。通过同样的方法,我们也可以计算出更高级别的宇宙速度。

第一二三宇宙速度 第一二三宇宙速度大小和意义(图5)

第五宇宙速度对应的是本星系群,这是一个由银河系、仙女座星系、三角星系等大约50个星系构成的宇宙结构,其总体质量约为太阳质量的6.5 x 10^13倍(65万亿倍),直径可达1000万光年,科学家据此计算出,第五宇宙速度大约为每秒钟2000千米左右。

关于第六宇宙速度,目前并没有确定的定义,一般认为,第六宇宙速度对应的是本超星系团(也称室女座超星系团)。

第一二三宇宙速度 第一二三宇宙速度大小和意义(图6)

观测数据显示,我们所在的本星系群与附近的大约100个星系团和星系群一起构成了本超星系团,其总体质量大约是太阳质量的10^16倍(1亿亿倍),直径可达1.1亿光年,照这样计算,第六宇宙速度就已经接近光速了。

也就是说,假如我们在地球上发射一枚速度接近光速的炮弹,那么在接下来的时间里,这枚炮弹就可以凭借惯性摆脱本超星系团的引力场,然后“扬长而去”,当然了,这需要很长很长的时间。

看到这里,相信大家都会好奇,既然从第一宇宙速度到第六宇宙速度,一个比一个快,那有没有第七宇宙速度呢?

第一二三宇宙速度 第一二三宇宙速度大小和意义(图7)

从理论上来讲,第七宇宙速度对应的应该是“可观测宇宙”,这是一个以地球为中心、直径约为920亿光年的球体空间,也是我们人类在宇宙中能够观测到的极限范围。

虽然我们目前对“可观测宇宙”的了解还远远不够,但是有一点可以肯定的是,第七宇宙速度必定会超过光速,而从已知的物理规律来看,任何具有静止质量的物体都不可能被加速到光速,更不用说超光速了,因此可以说,第七宇宙速度只是一个理论值,在人类研究出超光速飞行技术之前,这并没有实际讨论的意义。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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