你還記得我們在高中物理中學到的三種宇宙速度嗎?
如果你還記得的話~
那你肯定是優(yōu)等生啦~你背這些沒用的東西干嘛~~哇哈哈~
今天我就給大家講講關于宇宙速度的一些知識。
假設在宇宙的邊界之外還存在著其他世界……那么逃離宇宙,到達另一個世界,需要的最小速度是多少呢?
第六宇宙速度的概念誕生了~~~
當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,因此沒有準確的值。
※ 在講第六速度之前,小新先來復習一下宇宙速度的定義。
宇宙速度
宇宙速度是指物體達到11.2公里/秒時就能擺脫地球引力的作用的速度。
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,在太陽系中,物體的運動速度要達到16.7公里/秒,這時候第一宇宙速度推導,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。
V1 第一宇宙速度
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)。
假設一顆炮彈從地面遠處發(fā)射,炮彈的速度越高,飛得越遠。當炮彈達到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。
人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須的速度。
第一宇宙速度(V1)是航天器沿地球表面作圓周運動時必須具有的速度,又稱軌道速度。根據(jù)力學理論可計算出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)星要繞地球運行,必須達到第一宇宙速度,并小于第二宇宙速度。速度計算公式為v1=√gR(m/s),其中g=9.8(m/s2),R=6.4×10∧6(m)。
需要強調(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(圓周運動)時的最大軌道速度。
V2 第二宇宙速度
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。
當航天器超過第一宇宙速度V1,達到一定值時,就會脫離地球引力場,成為一顆圍繞太陽運轉的人造行星,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該不小于10.848公里/秒。
假設將質(zhì)量為m的物體從地球發(fā)射到繞太陽運行的軌道所需的最小發(fā)射速度為V;
此時衛(wèi)星繞太陽的運動可以認為是不受力的作用,其他天體距離地球無限遠;
設無窮遠處為零重力勢面,發(fā)射速度為最小速度,衛(wèi)星剛好能到達無窮遠處。
根據(jù)動能定理,我們得到
1/2*mV^2-GMm/r=0;
解該方程可得 V = √(2GM/r)
這個值正好是第一宇宙速度的√2倍。
V3 第三宇宙速度
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。
根據(jù)力學理論,可以計算出第三宇宙速度V3為16.63公里/秒,需要注意的是,這是當航天器的軌道速度與地球公轉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。可以說,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。
第三種宇宙速度計算方法:
G*M*m/r^2 = m*(v^2)/r G為萬有引力常數(shù),M為繞轉物體質(zhì)量,m為繞轉物體質(zhì)量,r為繞轉半徑,v為速度。
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,相當于地球質(zhì)量的1/81。
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。
一般而言:第二宇宙速度V2等于第一宇宙速度V1乘以√2。
第三宇宙速度V3更加困難:
繞太陽運動的平均線速度為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,當與地球運動方向一致時,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動的速度只有二者之差V0=12.3公里/秒。設地球表面的發(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。
第三宇宙速度V3=16.63公里/秒。推導方法如下。地球繞太陽運行的速度約為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,所需的速度也應該等于其繞太陽運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。
設V3為第三宇宙速度(以地球為參考系),只有當人造天體的動能等于第三宇宙速度時,才能滿足上述條件。
※從第四級開始,突破了人類的極限
V4 第四宇宙速度
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速度,最低航行速度可達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)字要得到普遍認同還需要很長一段時間。
由于我們對銀河系的了解仍在進行中,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。
人類至今還未達到第四宇宙速度。
第一級宇宙速度是當物體的速度達到110-120公里/秒時,它就可以離開銀河系,進入其他星系,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到這個速度。宇宙速度的概念也可以應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。
V5 第五宇宙速度
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的最小速度。由于這個星系團的半徑和質(zhì)量沒有足夠精確的數(shù)據(jù),所以無法準確知道數(shù)據(jù)的大小。科學家估計這個星系團的大小大約在500萬到1000萬光年,以此計算,需要1500--/s的速度才能飛出去,但以人類的科學發(fā)展水平,這個速度至少需要幾百年才能達到,所以這只是一個幻想。
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,澳大利亞科學家聲稱有一種物質(zhì)可以超越光速。目前無法驗證。哈哈哈
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)在的科學發(fā)展很難達到,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)和進步,這需要我們繼續(xù)努力,為科技進步做出一些偉大的貢獻!
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。
第六宇宙速度可以讓宇宙飛船飛出宇宙,也就是到達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,飛進太空第一宇宙速度推導,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于進入太空,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)在可以假設宇宙之外還存在著一些東西,這是目前物理學界對宇宙的猜測(注意是猜測)---平行宇宙論。它認為存在一個平行宇宙。假設它是真的,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。
好迷茫啊~~下課了!
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~