题目

宇宙速度都包括多少

提问时间：2021-03-22

答案

宇宙速度是指物体达到11.2千米/秒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. 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.众所周知,必须始终有一个力作用在航天器上.其大小等于该航天器运行线速度的平方乘以其质量再除以公转半径,即F=mv^2/R.在这里,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. 宇宙速度是物体从地球出发,在天体的重力场中运动,四个较有代表性的初始速度的统称. 航天器按其任务的不同,需要达到这四个宇宙速度的其中一个. 第一宇宙速度 [1] （又称环绕速度）：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).大小为7.9km/s ——计算方法是V=√(gR) , 即是 V= sqrt(gR) (g是重力加速度,R是星球半径) 第二宇宙速度（又称脱离速度）：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.大小为11.2km/s 第三宇宙速度（又称逃逸速度）：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.其大小为16.7km/s. 环绕速度和逃逸速度也可应用于其他天体.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. 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.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/秒时,.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(第一宇宙速度)和脱离速度(第二宇宙速度)有不同的数值. 第一宇宙速度是7.9千米/秒,这样可以绕轨道飞行,第二宇宙速度是11.2千米/秒,可以冲出地球的束缚,第三宇宙速度是16.7千米/秒,这样可以飞出太阳系. [编辑本段]第一宇宙速度 7.9千米／秒（卫星饶地球做近似圆周运动的最大环绕速度） 在地面上向远处发射炮弹,炮弹速度越高飞行距离越远,当炮弹的速度达到“7.9千米/秒”时,炮弹不再落回地面（不考虑大气作用）,而环绕地球作圆周飞行,这就是第一宇宙速度. 第一宇宙速度也是人造卫星在地面附近绕地球做“匀速圆周运动”所必须具有的速度.但是随着高度的增加,地球引力下降,环绕地球飞行所需要的飞行速度也降低,所有航天器都是在距地面很高的大气层外飞行,所以它们的飞行速度都比第一宇宙速度低. 第一宇宙速度的计算公式是： Ｖ1＝√(gR)(m/s),其中g＝9.8(m/s2),R＝6.4×106（m). 需要强调的是,第一宇宙速度有两重意义.它既是发射航天器时的最小初速度,也是航天器在绕地球飞行时的最大环绕速度. [编辑本段]第二宇宙速度 11.2千米/秒 当物体（航天器）飞行速度达到11.2千米/秒时,就可以摆脱地球引力的束缚,飞离地球进入环绕太阳运行的轨道,不再绕地球运行.这个脱离地球引力的最小速度就是第二宇宙速度.各种行星探测器的起始飞行速度都高于第二宇宙速度. 第二宇宙速度（V2） 当航天器超过第一宇宙速度V1达到一定值时,它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星,这个速度就叫做第二宇宙速度,亦称脱离速度.按照力学理论可以计算出第二宇宙速度V2＝11．2公里／秒.由于月球还未超出地球引力的范围,故从地面发射探月航天器,其初始速度不小于10．848公里／秒即可. 假设在地球上将一颗质量为m的卫星发射到绕太阳运动的轨道需要的最小发射速度为V； 此时卫星绕太阳运动可认为是不受地球引力,距离地球无穷远； 认为无穷远处是引力势能0势面,并且发射速度是最小速度,则卫星刚好可以到达无穷远处. 由动能定理得 1/2*mV^2-GMm/r=0; 解得V=√(2GM/r) 这个值正好是第一宇宙速度的√2倍. [编辑本段]第三宇宙速度 16.7千米/秒 从地球起飞的航天器飞行速度达到16.7千米/秒时,就可以摆脱太阳引力的束缚,脱离太阳系进入更广漠的宇宙空间.这个从地球起飞脱离太阳系的最低飞行速度就是第三宇宙速度. 如果想使物体挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间去,必须使它的速度等于或者大于16.7千米/秒,即第三宇宙速度. 第三宇宙速度（V3） 从地球表面发射航天器,飞出太阳系,到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小速度,就叫做第三宇宙速度.按照力学理论可以计算出第三宇宙速度V3＝16．7公里／秒.需要注意的是,这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值；如果方向不一致,所需速度就要大于16．7公里／秒了.可以说,航天器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的惟一要素,目前只有火箭才能突破该宇宙速度. 有些人问：地球的速度已经超过第三宇宙速度了为什么没逃出太阳系? 陈伟粤答：三个宇宙速度都是指对地球球心的,第一宇宙速度7.9千米/秒,叫环绕速度,真正发射航天器时,只要有7.5千米/秒就够了,条件是在赤道上由西向东发射,借助约400m/s的地球自转速度就行了.第二宇宙速度是11.2km/s,叫脱离速度,达到它就可以离开地球.第三宇宙速度是16.7km/s,叫逃逸速度,再借助地球公转速度也就是说16.3km/s就可以逃出太阳系了. [编辑本段]第四宇宙速度 约110~120千米／秒 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.但由于人们尚未知道银河系的准确大小与质量,因此只能粗略估算,其数值在110~120千米／秒之间.而实际上,仍然没有航天器能够达到这个速度. 而事实上,宇宙速度的概念是发射航天器的初速度,也就是一次性给予航天器所需要的所有动能.如果不这样,比如说地球上发射火箭,火箭的初速度无法达到第一宇宙速度,但是只要它有不断的动力,也可以进入外太空. 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. 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,必须始终有一个能够维持航天器圆周运动的向心力作用在航天器上.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所需要的向心力方向相同.经过计算,在地面上,物体的运动速度达到7.9千米/秒时,它做圆周运动需要的向心力,恰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需要的速度被称为第一宇宙速度（环绕速度）；摆脱地球引力束缚,飞离地球需要的速度叫第二宇宙速度（逃逸速度）；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(第一宇宙速度和脱离速度(第二宇宙速度)有不同的数值. [编辑本段]第五宇宙速度 约1500--2250千米/秒 第五宇宙速度指的是航天器从地球发射,飞出本星系群的最小速度大小,由于本星系群的半径、质量均未有足够精确的数据,所以无法估计数据大小.目前科学家估计大概有50--100亿光年,照这样算,应该需要1500--2250km/S的速度才能飞离,但这个速度以人类目前的科学发展水平,至少要几百年才能达到,所以现在只是个幻想.