第二宇宙速度(宇宙中最快的速度排名)

宇宙速度是多少?简单来说,宇宙速度就是从地球表面向宇宙发射人造地球卫星、行星际和行星际飞行器所需的最低速度空。为什么有最低速度?因为牛顿引力在起作用。因为万有引

宇宙速度是多少?简单来说,宇宙速度就是从地球表面向宇宙发射人造地球卫星、行星际和行星际飞行器所需的最低速度空。

第二宇宙速度(宇宙中最快的速度排名)

为什么有最低速度?因为牛顿引力在起作用。因为万有引力的存在,人造飞行器要想绕地球飞行,或者飞出地球、太阳系,甚至银河系,首先要摆脱地球引力、太阳引力、星系引力的束缚。为了摆脱这些引力,我们必须有足够高的飞行速度。

以人造地球卫星为例。如果人造地球卫星的速度不够高,就无法摆脱地球引力,就会坠落地面。但如果速度太高,就会飞出环绕地球的轨道。

第二宇宙速度(宇宙中最快的速度排名)

对于天文爱好者来说,大多数人可能听说过第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度。

第一宇宙速度是人造飞行器绕地球表面转一圈的速度。地球表面赤道半径R=6378 km,重力加速度为9.8 m/s,根据万有引力定律和牛顿第二定律的公式,我们可以计算出第一宇宙速度的值为每秒7.9公里。

当人造飞行器的发射速度超过第一宇宙速度时,轨道会从圆形变成椭圆形。速度越高,轨迹越平坦。

第二宇宙速度(宇宙中最快的速度排名)

当人造飞行器超过第一宇宙速度,达到一定值时,就会脱离地球引力场,成为绕太阳运行的人造行星。这个速度被称为第二宇宙速度,也叫逃逸速度。其实每个天体都有自己的逃逸速度,与天体的质量和半径有关。

所谓“摆脱地球的束缚”,就是几乎不受地球引力的影响,相当于处于离地球无限远的境地。第二宇宙速度是每秒11.2公里。

但需要注意的是,由于月球还没有超过地球引力,所以从地面发射月球探测飞船不一定要达到第二宇宙速度,只要其初速度不低于每秒10.848公里即可。

第二宇宙速度(宇宙中最快的速度排名)

人造飞行器要想冲出太阳系,在浩瀚的星系中漫游,需要达到每秒16.7公里的速度,也就是所谓的第三宇宙速度。

需要注意的是,每秒16.7公里是选择飞行器的轨道速度与地球公转速度同向时计算出的数值。如果它们的方向不同,飞机所需的速度将大于每秒16.7公里。没有地球的帮助,直接从地球轨道上摆脱太阳引力所需的实际速度是每秒42.1公里。

可以说,飞行器的速度是脱离地球乃至太阳引力的唯一因素,只有多级火箭的工质发动机才能突破第三宇宙速度。

第二宇宙速度(宇宙中最快的速度排名)

对于人类来说,能让人造飞行器达到第三宇宙速度,已经是当今科技的极限了。20世纪70年代,人类将旅行者1号和旅行者2号两个人造飞行器发射到了泰泰空。科学家希望他们能冲出太阳系,飞进浩瀚的宇宙。

但直接从地球发射是不可能冲出太阳系的,所以旅行者号探测器巧妙地利用木星作为引力弹弓,让自己加速,勉强达到第三宇宙速度。这项技术也被认为是人类未来离开太阳系的必要手段。

第二宇宙速度(宇宙中最快的速度排名)

当人造飞行器突破第三宇宙速度飞出太阳系时,将进入浩瀚的银河系,天体之间的距离将以光年计算。让我们以旅行者号探测器为例。如果有一天探测器有幸飞到银河系边缘,想要摆脱银河系引力的束缚飞出银河系,就需要第四宇宙速度。

第二宇宙速度(宇宙中最快的速度排名)

由于人类对银河系了解甚少,银河系的质量和半径无法确定,所以科学家无法给出第四宇宙速度的确切数值。然而,在银河系的大部分地区,第四宇宙速度大约是每秒110-120公里。如果人类能够充分利用太阳系围绕银心的自转速度,第四宇宙速度的数值可以降低到每秒82公里左右。

第二宇宙速度(宇宙中最快的速度排名)

飞出银河系后,旅行者号探测器的下一个目的地将是本星系团。按照上面的类比,第五宇宙速度是指一架人造飞行器从地球发射并飞出本星系群所需的最低速度。这个星系团中的所有星系覆盖了一个直径约1000万光年的区域。以此计算,第五宇宙速度的值约为每秒1500-2250公里。

第二宇宙速度(宇宙中最快的速度排名)

在这个星团之外,有一个更大的Raniacea超星系团,直径为5.2亿光年。人造飞行器要想摆脱Raniacea超星系团的引力束缚,需要达到第六宇宙速度。不考虑能量消耗等一系列复杂条件的影响,第六宇宙速度的数值很可能接近光速(299792.458千米每秒)。

莱克亚超星系团的上尺度是可见宇宙,不可见宇宙在可见宇宙的上尺度。所以理论上,除了六个宇宙速度,还应该有第七个宇宙速度和第八个宇宙速度。

第二宇宙速度(宇宙中最快的速度排名)

但是对于人类来说,除了第三宇宙速度之外的其他宇宙速度都太遥远了!人类目前只能在第三宇宙速度中挣扎,而从人类目前的科技水平和发展趋势来看,根本看不到达到第四宇宙速度飞出银河系的希望。

除非现代理论物理中的虫洞穿越技术实现突破。

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