逃逸速度是第几宇宙速度(逃逸速度是什么意思)

逃逸速度是物体能够永久脱离天体引力束缚的最小速度。

逃逸速度是第几宇宙速度(逃逸速度是什么意思)

其实月球是有大气层的,学名是exosphere。它太薄了,以至于它的粒子很少碰撞。之所以薄,是因为月球引力太弱,抓不住上面盘旋或者从内部渗出的气体,不像地球。

照片说明:月球陨石坑

月球有一个所谓的外逸层。

月球上的岩石释放的气体粒子大多以大于月球逃逸速度的速度向上飞行,而月球逃逸速度是一个物体能够永久脱离天体引力场,永远不回来的最低速度。

逃逸速度

现在,由于物体的重力场强度是其质量的函数,所以从大质量天体中逃逸显然更加困难。自然,地球的逃逸速度比月球快很多,但比木星小很多。由于体积巨大,木星在所有行星中逃逸速度最快。

描述:离开地球的最小速度为11.2公里/秒(约40320公里/小时或25000英里/小时)。然而,在地球轨道上,离开太阳系的最低速度是42.1千米/秒。

对速度的依赖会造成一个矛盾的问题:当我们向比地球大的星球发射探测器时,探测器必须携带大量的剩余燃料,因为为了起飞逃离地球,它需要的燃料量远大于它燃烧的量。但是,当它在旅程中携带这些额外的燃料时,它会变得更重,因此更难加速到地球的逃逸速度。

说明:答:落向地球:11.2千米/秒.

火箭的轨迹

火箭必须以11.2公里/秒的速度飞行,才能摆脱地球引力。(来源:pixabay.com)

逃逸速度公式

只有当一个物体的动能等于它的引力势能时,它才能脱离质量为m的天体,质量为m的物体以v的速度运动的动能是mv。根据定义,这个物体的引力势能是其与天体中心距离R的函数,公式为GMm/r,其中G为引力常数,值为6.673 * 10 (-11) nm 2kg (-2)。通过构建两者之间的方程,我们得到:

我们可以利用这个方程中m和r的不同值来确定不同天体的逃逸速度。R的影响也意味着天体表面以上的物体比R表面的物体更容易逃逸,这是显而易见的,因为当我们离开行星表面时,它的引力强度降低。

逃逸公示表

最后,我们可以从方程中推断出,行星的逃逸速度与物体的质量无关。这是违反直觉的,但无论是恐龙还是乌龟,都必须以11.2km/s的速度逃离地球(忽略空空气阻力)!但是,加速度是质量的函数,所以即使恐龙以和乌龟相同的速度逃跑,将其加速到11.2km/s仍然比将乌龟加速到相同的速度要困难得多。

相关知识

宇宙速度是指物体从地球脱离天体重力场的四个有代表性的初速度。

根据任务的不同,航天器需要达到这四种宇宙速度中的一种。比如人类成功发射的第一颗星际探测器月球1号,需要达到第二宇宙速度才能摆脱地球引力。旅行者2号需要达到第三宇宙速度才能离开太阳系。

描述:月球一号是第一个达到第二宇宙速度的Tai 空探测器。

宇宙速度的概念也可以应用于发射其他天体的航天器。比如计算火星的轨道速度和逃逸速度,我们只需要用火星的质量、半径和表面重力加速度来代替公式中的M、R和G。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文术语

3.sciab

麻省大学

佐治亚州立大学

西北大学

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