Question

第一宇宙速度和第二宇宙速度的定义及准确数值?

Answer 1

第一宇宙速度：7．9公里／秒　　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).第二宇宙速度－－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,亦称逃逸速度.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.第二宇宙速度的推倒过程：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倍第三宇宙速度－－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16.7km/s,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宇宙速度的一级,预计物体具有110-120公里/秒的速度时,就可以脱离星河系而进入其他星系,这个速度叫做第四宇宙速度.但由於人们尚未知道银河系的栖确大小与质量,因此只能粗略估算,而实际上 仍然没有航天器能够达到这个速度.宇宙速度的概念也可应用于在其他天 发射航天器的情况.例如计算 火星 的环绕速度和逃逸速度,只需要把公堏中的M,R,g换成火星的 质量 、 半径 、表面 重力加速度 即可.第四宇宙速度是指冲出银河系的最低发射速度.由于人类对银河系的了解尚在进行中,它的精确质量和半径尚未清楚,因此第四宇宙速度的值只能估算,大约在110-120千米/秒之间.目前,人类还没能实现第四宇宙速度