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探索宇宙速度之謎:第六宇宙速度是否存在?

更新時間:2024-09-18 文章作者:佚名 信息來源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

第一宇宙速度推導(dǎo)PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

你還記得我們在高中物理中學(xué)到的三種宇宙速度嗎?PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果你還記得的話~PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

那你肯定是優(yōu)等生啦~你背這些沒用的東西干嘛~~哇哈哈~PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

今天我就給大家講講關(guān)于宇宙速度的一些知識。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第六宇宙速度PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

假設(shè)在宇宙的邊界之外還存在著其他世界……那么逃離宇宙,到達(dá)另一個世界,需要的最小速度是多少呢?PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第六宇宙速度的概念誕生了~~~PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)航天器以此速度從地球發(fā)射時,它可以擺脫整個宇宙的引力。由于宇宙的總質(zhì)量尚未精確測量,因此沒有準(zhǔn)確的值。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

※ 在講第六速度之前,小新先來復(fù)習(xí)一下宇宙速度的定義。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

宇宙速度PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

宇宙速度是指物體達(dá)到11.2公里/秒時就能擺脫地球引力的作用的速度。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在擺脫地球束縛的過程中,在地球引力的影響下,它并不是直線飛離地球,而是曲線飛行,擺脫地球引力之后,在太陽引力的影響下,繞太陽公轉(zhuǎn),在太陽系中,物體的運(yùn)動速度要達(dá)到16.7公里/秒,這時候第一宇宙速度推導(dǎo),它會以雙曲線的軌跡飛離地球,而相對于太陽,它會沿著拋物線飛離太陽。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第一宇宙速度推導(dǎo)PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

V1 第一宇宙速度PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

眾所周知,第一宇宙速度是指物體在接近地球表面做圓周運(yùn)動的速度(也是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度和最大軌道速度)。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

假設(shè)一顆炮彈從地面遠(yuǎn)處發(fā)射,炮彈的速度越高,飛得越遠(yuǎn)。當(dāng)炮彈達(dá)到7.91公里/秒時,它就不再回落地面(忽略大氣層的影響),而是繞著地球飛行一圈,這就是第一宇宙速度。隨著高度的增加,地球引力減小,繞地球飛行所需的速度也減小。所有航天器都是在大氣層外高空飛行,所以它們的飛行速度都高于第一宇宙速度。1.宇宙速度低。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動所必須的速度。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第一宇宙速度(V1)是航天器沿地球表面作圓周運(yùn)動時必須具有的速度,又稱軌道速度。根據(jù)力學(xué)理論可計算出V1為7.91公里/秒。航天器在高空時,地面的重力比地面小,所以它的速度比V1略小。人造衛(wèi)星要繞地球運(yùn)行,必須達(dá)到第一宇宙速度,并小于第二宇宙速度。速度計算公式為v1=√gR(m/s),其中g(shù)=9.8(m/s2),R=6.4×10∧6(m)。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

需要強(qiáng)調(diào)的是,第一宇宙速度有兩層含義,它既是航天器發(fā)射時的最小初速度,也是航天器繞地球飛行(圓周運(yùn)動)時的最大軌道速度。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

V2 第二宇宙速度PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第二宇宙速度是指物體完全擺脫地球引力,飛離地球所需要的最小初速度。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)航天器超過第一宇宙速度V1,達(dá)到一定值時,就會脫離地球引力場,成為一顆圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的人造行星,這個速度就叫第二宇宙速度,又稱逃逸速度,根據(jù)力學(xué)理論可以計算出第二宇宙速度V2=11.18公里/秒。由于月球還未超出地球引力范圍,因此從地面發(fā)射的月球探測航天器的初速度應(yīng)該不小于10.848公里/秒。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

假設(shè)將質(zhì)量為m的物體從地球發(fā)射到繞太陽運(yùn)行的軌道所需的最小發(fā)射速度為V;PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

此時衛(wèi)星繞太陽的運(yùn)動可以認(rèn)為是不受力的作用,其他天體距離地球無限遠(yuǎn);PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

設(shè)無窮遠(yuǎn)處為零重力勢面,發(fā)射速度為最小速度,衛(wèi)星剛好能到達(dá)無窮遠(yuǎn)處。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

根據(jù)動能定理,我們得到PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1/2*mV^2-GMm/r=0;PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

解該方程可得 V = √(2GM/r)PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這個值正好是第一宇宙速度的√2倍。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

V3 第三宇宙速度PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第三宇宙速度是指從地球發(fā)射的物體擺脫太陽引力、飛出太陽系所需要的最小初速度。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

根據(jù)力學(xué)理論,可以計算出第三宇宙速度V3為16.63公里/秒,需要注意的是,這是當(dāng)航天器的軌道速度與地球公轉(zhuǎn)速度方向一致時計算出的V3值;如果方向不一致,則需要的速度要大于16.63公里/秒??梢哉f,航天器的速度是擺脫地球乃至太陽引力的唯一因素,而能突破這一宇宙速度的也只有火箭。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第三種宇宙速度計算方法:PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

G*M*m/r^2 = m*(v^2)/r G為萬有引力常數(shù),M為繞轉(zhuǎn)物體質(zhì)量,m為繞轉(zhuǎn)物體質(zhì)量,r為繞轉(zhuǎn)半徑,v為速度。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

原來v^2 = G*M/r,月球的半徑約為1738公里,是地球的3/11。質(zhì)量約為7350萬億噸,相當(dāng)于地球質(zhì)量的1/81。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

月球的第一宇宙速度約為1.68km/s,根據(jù):V^2=GM(2/r-1/a),a為人造天體軌道半長軸,a→∞,得第二宇宙速度V2=2.38km/s。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

一般而言:第二宇宙速度V2等于第一宇宙速度V1乘以√2。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第三宇宙速度V3更加困難:PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

繞太陽運(yùn)動的平均線速度為29.8公里/秒,在地球軌道上,人造天體脫離太陽引力場的脫離速度為42.1公里/秒,當(dāng)與地球運(yùn)動方向一致時,可以充分利用地球引力,此時人造天體脫離地球引力場后需要運(yùn)動的速度只有二者之差V0=12.3公里/秒。設(shè)地球表面的發(fā)射速度為V3,分別列出二者的能量公式及合力:V3^2-V0^2=GM(2/r-2/d)其中d為地球引力半徑。由于d遠(yuǎn)大于r,與2/r相比,可以忽略2/d項,由此可算出:V3=16.63km/s,即第三宇宙速度。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第一宇宙速度推導(dǎo)PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第三宇宙速度V3=16.63公里/秒。推導(dǎo)方法如下。地球繞太陽運(yùn)行的速度約為30公里/秒,地球上的物體也以這個速度隨地球繞太陽運(yùn)行,正如物體需要擺脫地球引力一樣。正如物體的最小速度等于其繞地球運(yùn)行的速度乘以第三宇宙速度一樣,物體要擺脫太陽引力,所需的速度也應(yīng)該等于其繞太陽運(yùn)行的速度乘以第三宇宙速度,也就是第三宇宙速度。人造天體繞太陽運(yùn)行的速度已經(jīng)有30公里/秒了,所以我們只需要在地球軌道方向上將其速度增加12.4公里/秒即可。但物體要達(dá)到這個速度,必須先擺脫地球引力。因此,除了賦予該物體第三宇宙速度(其中,m表示人類所創(chuàng)造的天體的質(zhì)量,v表示增大后的速度12.4公里/秒)的動能外,還必須賦予它第二宇宙速度(v2表示第二宇宙速度)的動能,也就是第三宇宙速度。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

設(shè)V3為第三宇宙速度(以地球為參考系),只有當(dāng)人造天體的動能等于第三宇宙速度時,才能滿足上述條件。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

※從第四級開始,突破了人類的極限PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

V4 第四宇宙速度PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

所謂第四宇宙速度,是指從地球發(fā)射的物體,要擺脫銀河系引力,飛出銀河系所需的最小初速度,約為110-120km/s,這是指銀河系大部分地方所需的航行速度。如果充分利用太陽系繞銀河系中心的自轉(zhuǎn)速度,最低航行速度可達(dá)82km/s。由于人類對銀河系的了解非常有限,銀河系的質(zhì)量和半徑都無法確定,這個數(shù)字要得到普遍認(rèn)同還需要很長一段時間。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

由于我們對銀河系的了解仍在進(jìn)行中,其確切的質(zhì)量和半徑尚不清楚,因此只能估計第四宇宙速度的值,大約在110-120公里/秒之間。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

人類至今還未達(dá)到第四宇宙速度。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第一級宇宙速度是當(dāng)物體的速度達(dá)到110-120公里/秒時,它就可以離開銀河系,進(jìn)入其他星系,這個速度被稱為第四宇宙速度。但由于人們并不知道銀河系的具體大小和質(zhì)量,因此只能粗略估計,事實上沒有任何航天器能達(dá)到這個速度。宇宙速度的概念也可以應(yīng)用在其他日子的航天器發(fā)射上。比如要計算火星的軌道速度和逃逸速度留學(xué)之路,我們只需要把M、R、g換成火星的質(zhì)量、半徑和表面重力加速度就可以了,大概是110到120公里/秒。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

V5 第五宇宙速度PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第五宇宙速度是指從地球發(fā)射的航天器飛出這個星系團(tuán)的最小速度。由于這個星系團(tuán)的半徑和質(zhì)量沒有足夠精確的數(shù)據(jù),所以無法準(zhǔn)確知道數(shù)據(jù)的大小??茖W(xué)家估計這個星系團(tuán)的大小大約在500萬到1000萬光年,以此計算,需要1500--/s的速度才能飛出去,但以人類的科學(xué)發(fā)展水平,這個速度至少需要幾百年才能達(dá)到,所以這只是一個幻想。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

瑣事:2000+km/s 相對于光速來說太小了。眾所周知,光速是 458 km/s。然而 1973 年,澳大利亞科學(xué)家聲稱有一種物質(zhì)可以超越光速。目前無法驗證。哈哈哈PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第一宇宙速度推導(dǎo)PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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至于第六宇宙速度,是無法測量的,因為即使是第五宇宙速度,由于數(shù)據(jù)不足,也無法相對測量,以現(xiàn)在的科學(xué)發(fā)展很難達(dá)到,所以第六宇宙速度是無法測量的,它只是一個假象,需要人類不斷的研究開發(fā)和進(jìn)步,這需要我們繼續(xù)努力,為科技進(jìn)步做出一些偉大的貢獻(xiàn)!PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果先不管第六宇宙速度是什么,我們來看宇宙的主要定義。在古漢語中,“宇”指天地四方,包括一切空間。“宙”指古今,包括一切時間。但現(xiàn)在的定義都是一樣的,宇宙是一切時間和空間的整體統(tǒng)一。也就是說,有空間的地方就有時間,有時間的地方就有空間。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

第六宇宙速度可以讓宇宙飛船飛出宇宙,也就是到達(dá)一個沒有時間和空間的地方。因為宇宙囊括了所有的時間和空間。但是如果要飛出宇宙,飛進(jìn)太空第一宇宙速度推導(dǎo),那這不是有點矛盾嗎?既然有空間,就說明還在宇宙之內(nèi)。上面的知識也可以解答一些關(guān)于進(jìn)入太空,能夠隨意穿越時間的重大問題。宇宙是無限時間和空間的延伸,所以我們現(xiàn)在可以假設(shè)宇宙之外還存在著一些東西,這是目前物理學(xué)界對宇宙的猜測(注意是猜測)---平行宇宙論。它認(rèn)為存在一個平行宇宙。假設(shè)它是真的,那么這個平行的第二宇宙就不能和我們現(xiàn)有的宇宙完全連通,因為這些連通還是會被歸類為現(xiàn)有的宇宙。所以這個平行宇宙和現(xiàn)有的宇宙之間肯定存在一定的間隙,因為這個間隙既沒有時間也沒有空間,所以可以把宇宙隔開。它與宇宙分離,所以叫作虛無。PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

好迷茫啊~~下課了!PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

今天的推送好無聊啊~啊啊啊~~因為不喜歡這兩天的信息。。你又沒告訴我更新什么,好燒腦啊~PtP物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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