在劉慈欣小說改編的科幻電影《流浪地球》中，為了躲避太陽紅巨星的災(zāi)難，它加速脫離軌道，逃往深空。
那么這個速度需要多快才能逃脫太陽引力呢？
有的朋友對這個問題很困惑，認為宇宙速度不存在三種嗎？ 16.7km/s的逃逸速度不正是它逃離太陽引力的速度嗎？ 目前航行者一號的行駛速度為每秒 17 公里。 不是要飛到太陽系之外嗎？
為了弄清楚這個問題，我們來討論一下地球逃離太陽引力和地球物體逃離太陽引力之間的關(guān)系。
所謂逃離天體引力所需的速度稱為逃逸速度。
逃逸速度與重力大小成正比。
事實上，這三種宇宙速度都是基于地球動能的利用而需要達到的速度。 也就是說加上地球30km/s的公轉(zhuǎn)線速度，利用這個慣性動能，加上上面的速度，就可以達到上面的效果。
v2實際上是天體的逃逸速度，即天體逃離地球的速度； 而v3實際上是在地球上發(fā)射的航天器脫離太陽引力的速度。 當達到這個速度時，它就可以飛出太陽系了。
逃逸速度與天體的引力成正比，與距離的平方成反比。 這與萬有引力定律有直接關(guān)系。
萬有引力定律的表達式為：F=GMm/r2
其中，F(xiàn)為重力值，G為重力常數(shù)（6.67x10^-11N·m2/kg2），M、m為受重力影響的物體的大小，r為物體質(zhì)點之間的距離受重力影響的物體。
這說明重力的大小隨距離的平方而衰減，因此太陽的逃逸速度與距太陽質(zhì)心的距離成反比。 距離越遠，所需的速度越小。
逃逸速度是根據(jù)動能公式和萬有引力定律計算的。
重力勢能的表達式為：E(r)=∫(GMm/r2) dr=-GMm/r（取無窮大為零勢能）
能量守恒表達式：mv2/2=0-E(r)
當r取天體半徑時，可得逃逸速度公式：v=√(2GM/R)
式中，v為逃逸速度，G為萬有引力常數(shù)，M為天體質(zhì)量，R為天體半徑。
根據(jù)這個公式，我們可以計算出太陽表面逃逸速度約為617.7km/s。
當物體在太陽表面時，其速度必須達到每秒617.7公里才能逃脫太陽引力。
如果地球距離太陽較遠，想要逃脫太陽的引力，按照上面的公式計算，速度需要達到42.4km/s。
目前地球公轉(zhuǎn)速度約為30公里/秒，42.4-30=12.4。 要逃離太陽引力第1宇宙速度，沿地球切線逃逸，仍存在12.4km/s的速度差（簡稱v4）。
因此，如果地球想要逃脫太陽的引力，它的速度必須達到42.4公里/秒，而不是16.7公里/秒。
所謂的三宇宙速度只適用于地球上的航天器。
第一宇宙速度（簡稱v1）為7.9km/s。 如果達到這個速度，你就可以成為一顆地球衛(wèi)星，繞地球飛行，不會掉落，也不會逃脫。 也稱為軌道速度；
第二宇宙速度（簡稱v2）為11.2/s。 如果達到這個速度，就可以脫離地球的引力約束，去其他星球做客，也叫逃逸速度；
第三宇宙的速度（簡稱v3）16.7km/s。 當達到這個速度時，就可以脫離太陽的引力，飛向太陽系外的遙遠太空，也稱為逃逸速度。
地球上的物體受到地球和太陽引力的影響。
因此，地球上的物體想要逃離太陽系，必須具備兩種動能：1/2mv22逃離地球的動能和1/2mv42逃離太陽系的動能。
這樣，逃逸動能為：1/2mv32=1/2mv42+1/2mv22
地球的逃逸速度為11.2公里/秒，地球軌道上的逃逸速度為12.4公里/秒。
1/2v32=1/2v22+1/2v42得到v3=√(v22+v42)=16.7km/s
每秒16.7公里是地球上物體逃離太陽引力所需的相對地球速度。
也就是說，在地球上發(fā)射的航天器需要依靠每秒約30公里的地球公轉(zhuǎn)速度的動能，以及每秒16.7公里/秒的速度來逃脫太陽的引力約束。
結(jié)論：航天器在地球上發(fā)射脫離太陽引力的速度與地球本身脫離太陽引力的速度完全不同。 地球公轉(zhuǎn)線速度小于地球逃逸速度12.4公里/秒。
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