我们常说的几大宇宙速度都是相对于地球而言。想象一下第六宇宙速度,一个被水平抛出去的小球,它在水平方向上的飞行距离与其初速度呈现正相关,即小球的初速度越大,它在接触到地面之前的飞行距离也就越远。当速度达到很高时,小球能够飞得足够远,从而越过地球的弯曲表面,避免与地面接触。此时,小球就会绕着地球一直做圆周运动,无需给它提供动力也能一直维持这种运动。这个速度就被称作第一宇宙速度,大约为7.9 km/s。但在实际中,由于地面存在空气阻力,航天器的飞行高度都在100 km以上,所以对应的速度稍微低于第一宇宙速度。
如果地球上的物体想要去地球外的太阳系中,就需要更大的初速度,这就是第二宇宙速度,大小为11.2 km/s第六宇宙速度。只要地球上的物体达到这个速度,它就能依靠惯性冲破地球引力的束缚,飞到更广阔的太阳系空间中。
如果地球上的物体想要去太阳系外,还要进一步增大初速度,这就是第三宇宙速度,大小为16.7 km/s第六宇宙速度。只要地球上的物体达到这个速度,它就能依靠惯性冲破太阳引力的束缚,飞到星际空间中。
同样地第六宇宙速度,地球上的物体依靠惯性冲破银河系引力束缚需要达到一个速度,这就是第四宇宙速度。但由于银河系的真实大小和质量未知,所以这个速度无法精确计算出来,估计为每秒数百千米。第五宇宙速度则是冲破本星系群所需的初速度,而第六宇宙速度则是冲破整个宇宙所需的初速度。但我们目前对宇宙的认识还十分有限,第五和第六宇宙速度的大小很难估算出来。
所谓第四宇宙速度第六宇宙速度,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110-120km/s,这个数据是指在银河系内绝大部分地方所需要的航行速度。
由于人类对银河系所知甚少,对于银河系的质量以及半径等也无法取值,120km/s的数值为在银河系内的绝对脱离速度,用作代表第四宇宙速度。第四宇宙速度的准确值至今无法确认。
人类发明空间航天器后,开始提高速度,提出达到的三种宇宙速度已经完成。于1948年达到第一宇宙速度,1955年达到第二宇宙速度,1969年达到了第三宇宙速度,其中,第一、二、三宇宙速度分别为7.9Km/s,11.2km/s,16.7km/s。目前,人类还没能实现第四宇宙速度。但已经在努力了。
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