第一宇宙速度是指物體緊貼地球表面作圓周運(yùn)動(dòng)的速度,也是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度,也是最大繞行速度,按照力學(xué)理論可以計(jì)算出v1=7.9千米/秒。實(shí)際上,地球表面存在稠密的大氣層,航天器不可能貼近地球表面作圓周運(yùn)動(dòng),必需在150千米的飛行高度上,才能繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)。航天器在距離地面表面數(shù)百公里以上的高空運(yùn)行,地球?qū)教炱饕Ρ仍诘孛鏁r(shí)要小,故其速度也略小于v1,在此高度下的環(huán)繞速度為7.8千米/秒。
宇宙速度等級(jí)劃分第二的是逃逸速度,也稱(chēng)作第二宇宙速度,指的是人造天體無(wú)動(dòng)力脫離地球引力束縛所需的最小速度,若不計(jì)空氣阻力,它的數(shù)值大小為11.2千米/秒,是第一宇宙速度的√2倍,當(dāng)物體(航天器)飛行速度達(dá)到11.2千米/秒時(shí),就可以擺脫地球引力的束縛,飛離地球進(jìn)入環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道,不再繞地球運(yùn)行。如果一個(gè)星球的質(zhì)量大,其引力就強(qiáng),逃逸速度值就高。反之一個(gè)較輕的星球?qū)?huì)有較小的逃逸速度。逃逸速度還取決于物體與星球中心的距離。距離越近,逃逸速度越大。
宇宙三大速度中的從第三宇宙速度開(kāi)始是從地球起飛脫離太陽(yáng)系的最低飛行初速度,若要使在地球表面的物體掙脫太陽(yáng)引力的束縛,飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去,則必須使它的初速度大于或等于16.7千米/秒,即第三宇宙速度。需要注意的是,這是選擇航天器入軌速度與地球公轉(zhuǎn)速度切線(xiàn)方向一致時(shí)計(jì)算出的v3值;如果方向不一致,所需速度就要大于16.7千米/秒了??梢哉f(shuō),航天器的速度是掙脫地球乃至太陽(yáng)引力的唯一要素,現(xiàn)如今火箭可以突破該宇宙速度。
所謂第四宇宙速度,是指在地球上發(fā)射的物體擺脫銀河系引力束縛,飛出銀河系所需的最小初始速度,約為110km/s~120km/s,這個(gè)數(shù)據(jù)是指在銀河系內(nèi)絕大部分地方所需要的航行速度。但如充分利用太陽(yáng)系的線(xiàn)速度以及地球的線(xiàn)速度,最低航行速度可減小為82km/s。由于人類(lèi)對(duì)銀河系所知甚少,對(duì)于銀河系的質(zhì)量以及半徑等也無(wú)法取值,120km/s的數(shù)值為在銀河系內(nèi)的絕對(duì)脫離速度,用作代表第四宇宙速度。第四宇宙速度的準(zhǔn)確值無(wú)法確認(rèn)。
六大宇宙速度中的第五宇宙速度指的是航天器從地球發(fā)射,飛出本星系群的最小速度,就二十一世紀(jì)的科學(xué)水平來(lái)說(shuō),科學(xué)家估計(jì)本星系群直徑大概有500~1000萬(wàn)光年,照這樣算,應(yīng)該需要1500-2250千米/秒的速度才能飛離,但這個(gè)速度以人類(lèi)于21世紀(jì)的科學(xué)發(fā)展水平,至少要幾百年才能達(dá)到,所以在21世紀(jì)來(lái)看還無(wú)法達(dá)到。
宇宙六大速度中第六宇宙速度是指在地球上以這一速度發(fā)射飛船,即可脫離本超星系團(tuán)引力的速度,本超星系團(tuán)的直徑約在1~2億光年之間,在不需要考慮科技以及能源消耗等一系列客觀條件的影響下,理論上需要接近光速才有可能飛離。達(dá)到第六宇宙速度,前往更加遙遠(yuǎn)的星際,甚至抵達(dá)“宇宙”的邊緣,天文和物理學(xué)術(shù)界對(duì)于第六宇宙速度是否存在,尚有爭(zhēng)議。
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