概括：
三大宇宙速度是天文學(xué)和衛(wèi)星發(fā)射的基礎(chǔ)。目前的推導(dǎo)和解釋都是基于經(jīng)典的引力理論。事實(shí)上，目前對(duì)它們的計(jì)算和理解并不完全正確，甚至有的完全錯(cuò)誤。
現(xiàn)代天文學(xué)對(duì)這三種宇宙速度的解釋如下：
第一宇宙速度為7.9km/s，稱為繞地球表面運(yùn)行的速度；第二宇宙速度為11.2公里/秒，稱為逃離地球的速度；第三宇宙速度為16.7公里/秒，稱為逃離太陽(yáng)系的速度。速度。
而它的真正含義是：
第一宇宙速度的實(shí)際含義是：地物由自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為公轉(zhuǎn)和共核慣性運(yùn)動(dòng)后，核心距離最小時(shí)的公轉(zhuǎn)速度，且轉(zhuǎn)變前后的共核慣性守恒。
第二宇宙速度的實(shí)際含義是：當(dāng)?shù)孛嫖矬w具有第二宇宙速度時(shí)，它將相對(duì)地心以自由落體運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離地球。相當(dāng)于第一宇宙速度，具有同樣的核慣性守恒。這和第二宇宙速度不一樣。不是逃離地球的速度。
第三宇宙速度的實(shí)際含義是：地面上隨地球旋轉(zhuǎn)的物體轉(zhuǎn)變?yōu)槔@太陽(yáng)運(yùn)行的行星的初始速度。這不是它逃離太陽(yáng)系的速度。
介紹：
利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算三大宇宙速度相對(duì)復(fù)雜，甚至涉及極限和積分。然而，利用共同核慣性守恒定律可以非常簡(jiǎn)單地計(jì)算出三大宇宙速度。特別指出的是，三大宇宙速度的數(shù)值并不是固定值。 ，但隨著空間位置的變化而變化，這與芯距、旋轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)軸距有關(guān)。
利用同核慣性守恒定律，可以精確計(jì)算并完美解釋三大宇宙速度，這對(duì)于衛(wèi)星發(fā)射、變軌、重力捕獲和彈弓效應(yīng)等航天應(yīng)用尤為重要。
離地第一宇宙速度的值隨地面高度變化很大。任意點(diǎn)第一宇宙速度的計(jì)算公式為：
（引文1）
僅與共核系統(tǒng)的共核常數(shù)和核心距離有關(guān)。
地面物體的第一宇宙速度在7.8到7.9之間，隨地面位置的不同而變化。它與距地心的距離、自轉(zhuǎn)速度和自轉(zhuǎn)軸距離有關(guān)。計(jì)算公式為：
（引述2）
地面物體的第二宇宙速度在11到11.2公里/秒之間變化。地面上不同位置的速度也不同。它還與地面定位點(diǎn)的核心距離、旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)軸距離有關(guān)。
第一宇宙速度和第二宇宙速度的關(guān)系為：第一宇宙速度的運(yùn)動(dòng)方向是繞地心公轉(zhuǎn)，第二宇宙速度的運(yùn)動(dòng)方向是相對(duì)于地心上升的彈射運(yùn)動(dòng)。地心，與自由落體方向相反。共同核心運(yùn)動(dòng)。
如果第二宇宙速度進(jìn)入軌道并繞地球運(yùn)行，則相當(dāng)于第一宇宙速度。它們的等價(jià)換算公式為：
（引用3）
第三宇宙速度是地面物體成為太陽(yáng)系行星的公轉(zhuǎn)速度。 16.7公里/秒代表在地球近日點(diǎn)地面物體成為太陽(yáng)系行星的最小速度。它的軌道距離位于火星和木星之間的日心約4.8億公里。它們之間的行星軌道計(jì)算公式為：
（引文4）（V為地球繞太陽(yáng)任意軌跡點(diǎn)的公轉(zhuǎn)速度）
1 第一宇宙速度的推導(dǎo)與計(jì)算
1.1 共同核心慣性守恒定律的核心內(nèi)容
共同核慣性守恒定律的表達(dá)式為：
宇宙中所有大質(zhì)量物體在不受外界影響的情況下，都會(huì)相對(duì)于核心（以中心點(diǎn)或軸為參考系）作永恒的慣性運(yùn)動(dòng)，且其運(yùn)動(dòng)路徑上任意時(shí)刻軌跡點(diǎn)的核心慣性始終為保守的。
外力只能改變共同核心慣性的狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)形式。外力消失后，仍會(huì)保持其共同核心慣量守恒。
在同一個(gè)共同核心系統(tǒng)中，公轉(zhuǎn)、自由落體和自轉(zhuǎn)是不受任何外界影響的三種共同核心慣性運(yùn)動(dòng)形式。任何軌跡點(diǎn)的公共核心慣量始終守恒。有一個(gè)共同的核心慣性守恒方程：
(1.1.1)
主要天體運(yùn)動(dòng)參數(shù)量綱表（1-1-1）
(1-1-1)
右手公式第一項(xiàng)表示公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的共心慣量第二宇宙速度的推導(dǎo)，右手公式第二項(xiàng)表示自由落體運(yùn)動(dòng)的共心慣量，右手公式第三項(xiàng)表示自由落體運(yùn)動(dòng)的共心慣量公式表示旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的共核慣量。在同一共核系統(tǒng)中，質(zhì)量相等無(wú)論物體處于何種形式的共核慣性運(yùn)動(dòng)，其在任意軌跡點(diǎn)的共核慣性總是守恒的。
如果從上式中去掉質(zhì)量m，我們得到：
(1.1.2)
這就是共核常數(shù)恒等式，也就是說(shuō)在同一個(gè)共核系統(tǒng)中，在公轉(zhuǎn)、自由落體和自轉(zhuǎn)三種不同形式的共核慣性運(yùn)動(dòng)中，路徑上任意軌跡點(diǎn)的共核常數(shù)恒等式為等于 任何獨(dú)立的共核系統(tǒng)都存在一定的共核常數(shù)值，該值與其運(yùn)動(dòng)形式、質(zhì)量和軌跡點(diǎn)位置無(wú)關(guān)。下表列出了多個(gè)共核系統(tǒng)的共核常數(shù)值（1-1-2）：
(1-1-2)
1.2 第一宇宙速度計(jì)算公式的推導(dǎo)
第一宇宙速度的實(shí)際含義是：隨地面自轉(zhuǎn)的質(zhì)量物體轉(zhuǎn)化為近地衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)速度。這只是質(zhì)量物體的共同核心慣性運(yùn)動(dòng)形式的變化。變化前后共同的核慣量仍然守恒，因此有共同的核常數(shù)恒等式：
(1.2.1)
發(fā)生變形且不隨地球旋轉(zhuǎn)的空間質(zhì)量物體的第一宇宙速度為：
(1.2.2)
第一宇宙速度7.9km/s的具體含義是：在不考慮大氣阻力和光滑表面的情況下，核心距離等于地球半徑（R=r）時(shí)近地衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)速度，所有非近地衛(wèi)星（當(dāng)R大于r時(shí)），公轉(zhuǎn)速度均小于該值。 7.9公里/秒是繞地球公轉(zhuǎn)的最大速度，也是太空某一點(diǎn)的最大第一宇宙速度。
地面物體的第一宇宙速度將小于7.9公里/秒，因?yàn)榈厍蛏系奈矬w具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。在公轉(zhuǎn)方向與自轉(zhuǎn)方向一致的前提下，計(jì)算公式為：
(1.2.3)
經(jīng)典物理學(xué)僅對(duì)空間物體導(dǎo)出近地第一宇宙速度，而對(duì)地面物體則將其視為第一宇宙速度。事實(shí)上，地面上的第一宇宙速度和太空中的第一宇宙速度相差很大。
將地面上的人造地球衛(wèi)星變成近地衛(wèi)星，地球上不同發(fā)射點(diǎn)達(dá)到第一宇宙速度的起始速度和能耗并不相等。
以第一宇宙速度運(yùn)行的近地衛(wèi)星的起始速度與地球自轉(zhuǎn)方向、地位自轉(zhuǎn)速度、自轉(zhuǎn)軸距離和核心距離有關(guān)。對(duì)于這個(gè)列表，計(jì)算地球上各個(gè)位置第一宇宙速度的起始速度表（公轉(zhuǎn)方向與自轉(zhuǎn)方向相同）（1-2-1）：
(1-2-1)
表中的第一宇宙速度一欄值中，地物的第一宇宙速度與自轉(zhuǎn)速度和自轉(zhuǎn)軸距離有關(guān)；而空間中任意位置點(diǎn)的第一宇宙速度實(shí)際上就是該位置點(diǎn)的公轉(zhuǎn)速度，比如同步衛(wèi)星的高度第一宇宙速度為3.07km/s，第一宇宙速度的平方的乘積在任意點(diǎn)處，芯距始終等于公共芯常數(shù)。
2 第二宇宙速度的推導(dǎo)與計(jì)算
第二宇宙速度的實(shí)際含義是：在地面上進(jìn)行自轉(zhuǎn)或自由落體運(yùn)動(dòng)的物體貝語(yǔ)網(wǎng)校，獲得第二宇宙速度后，將相對(duì)地心遠(yuǎn)離地球，即與地心運(yùn)動(dòng)相反的運(yùn)動(dòng)。自由落體運(yùn)動(dòng)。其任意軌跡點(diǎn)速度的平方與核心距離的乘積的一半總是等于公共核心常數(shù)，因此有公共核心常數(shù)恒等式：
(2.1)
右手公式第一項(xiàng)稱為動(dòng)能同核慣量，意思是投擲運(yùn)動(dòng)中核與核之間的距離越大，第二宇宙速度越小。看表（1-2-1），11.2km/s是地物的第二速度。宇宙速度，而太空中的第二宇宙速度隨核心距離變化很大，到月球軌道位置只有1.44km/s。
或者你可以這樣理解第二宇宙速度：當(dāng)一個(gè)蘋果以11.2公里/秒的速度從樹上掉下來(lái)時(shí)，它永遠(yuǎn)不會(huì)再落到地面上，而是會(huì)無(wú)限地遠(yuǎn)離地球向相對(duì)于地球的高空運(yùn)動(dòng)。地球的中心。速度會(huì)繼續(xù)降低，直到達(dá)到同步衛(wèi)星軌道附近的速度僅為3.07km/s，并無(wú)限遠(yuǎn)離地心，直到被途中的其他天體捕獲或彈射出去。
變形(2.1)可以得到第二宇宙速度的多個(gè)計(jì)算公式：
(2.2)
右邊公式的第一項(xiàng)和第二項(xiàng)是空間位置不隨地球旋轉(zhuǎn)的物體的第二宇宙速度的計(jì)算公式，而第三項(xiàng)是計(jì)算空間位置隨地球旋轉(zhuǎn)的物體的第二宇宙速度的公式與地球。第三項(xiàng)代表第一宇宙的速度與第二宇宙的速度之間的等價(jià)關(guān)系成立。
第一宇宙速度和第二宇宙速度的區(qū)別在于共核運(yùn)動(dòng)的方向和形式不同。前者是繞核心旋轉(zhuǎn)，后者是與自由落體運(yùn)動(dòng)相反的投擲運(yùn)動(dòng)。它們的共核慣性是守恒的。是保持共同核心慣量守恒的兩個(gè)等效速度。
第二宇宙的速度并沒(méi)有逃逸地月核心系統(tǒng)。如果假設(shè)宇宙中只有一個(gè)地月核心系統(tǒng)，那么物體距離地球中心只有無(wú)限遠(yuǎn)，第二個(gè)宇宙的速度變得無(wú)限小，任何軌跡的第三個(gè)點(diǎn)是兩個(gè)宇宙速度平方乘積的一半，距核心的距離始終等于地月系統(tǒng)的同核慣量。它仍然圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，因此仍然屬于地月共核系統(tǒng)。
然而，由于宇宙中與地球相鄰的共核系統(tǒng)數(shù)不勝數(shù)，如果它們距離地心遠(yuǎn)到一定距離，就會(huì)被附近其他共核系統(tǒng)的引力捕獲或者彈射出去。彈弓效應(yīng)，這將在后面討論。
3 第三宇宙速度的推導(dǎo)與計(jì)算
第三宇宙速度的確切含義是：地面物體脫離地月核心系統(tǒng)進(jìn)入太陽(yáng)系成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星的最小速度。
首先我們需要明確關(guān)于同核系統(tǒng)組成的常識(shí)：月球繞地軸公轉(zhuǎn)形成獨(dú)立的月球同核系統(tǒng)，而月球繞地心公轉(zhuǎn)形成地月同核系統(tǒng)系統(tǒng)中，月球、地球和行星同時(shí)圍繞日心旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)共同的核心。在太陽(yáng)系中，不同的共核系統(tǒng)具有不同的共核常數(shù)。
地球不僅具有地月系的共核慣性，還具有太陽(yáng)系繞太陽(yáng)運(yùn)行的共核慣性。因此，地球上的物體想要進(jìn)入太陽(yáng)系，首先必須逃離地月共核系統(tǒng)，然后需要具備地面第二宇宙速度。同時(shí)，它繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的速度必須滿足共核太陽(yáng)系常數(shù)。
第三宇宙速度的計(jì)算公式為：
(3.1) (V為地球在繞太陽(yáng)任意軌道點(diǎn)的公轉(zhuǎn)速度)
這個(gè)公式是怎么推導(dǎo)出來(lái)的呢？
步驟1：地球在繞太陽(yáng)任意軌跡點(diǎn)的公轉(zhuǎn)速度為V，則共核太陽(yáng)系中物體在該位置的第二宇宙速度為其根的兩倍。那么，共核太陽(yáng)系中地物的第二宇宙速度為：等于太陽(yáng)系在地球軌道點(diǎn)的第二宇宙速度加上地球地物在地球上的第二宇宙速度- 月球系統(tǒng)。
以地球近日點(diǎn)公轉(zhuǎn)速度30.03km/s為例，以共核太陽(yáng)系為參考，共核太陽(yáng)系中地面物體相對(duì)日心需要自由運(yùn)動(dòng)的速度為：
(3.2)
這個(gè)速度是地球位于近日點(diǎn)時(shí)地球上物體遠(yuǎn)離日心的實(shí)際速度。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這是地面物體逃離太陽(yáng)系所需的第二宇宙速度。
但事實(shí)是：在共核太陽(yáng)系中，當(dāng)?shù)孛嫖矬w被拋離太陽(yáng)時(shí)，它們的第二宇宙速度不需要加速到這個(gè)速度，因?yàn)榈厍蛏系奈矬w在近日點(diǎn)有繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的速度為30.03km/s，所以必須用這個(gè)速度減去實(shí)際加速度，即：
(3.3)
這個(gè)速度是指在共核太陽(yáng)的近地點(diǎn)第二宇宙速度的推導(dǎo)，地面物體需要相對(duì)于日心加速逃離太陽(yáng)系的速度。
共核太陽(yáng)中地面物體的加速度相當(dāng)于其繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的速度。如果將此速度換算成繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，則必須將公轉(zhuǎn)速度除以2的平方根，即；
(3.4)
這就是第三宇宙速度。可見，第三宇宙速度本質(zhì)上是地面物體脫離地球后繞太陽(yáng)運(yùn)行的最小速度，即太陽(yáng)系中行星從地面發(fā)射的最小速度。
如果以第三宇宙速度進(jìn)入太陽(yáng)系軌道，此時(shí)距日心的距離，即核心距離為：
(3.5)
這是火星和木星之間的軌道，這意味著第三宇宙速度的真正意義并不是逃離太陽(yáng)系，而是逃離地月系進(jìn)入太陽(yáng)系的行星的公轉(zhuǎn)速度系統(tǒng)。
當(dāng)一顆從地面出發(fā)的人造行星到達(dá)這個(gè)軌道位置時(shí)，它必須有16.7公里/秒的入軌速度才能進(jìn)入共核太陽(yáng)系并繞太陽(yáng)運(yùn)行；
同樣，如果它在地面上以23.63km/s的速度逃離地球，則在地球近日點(diǎn)的速度降低到12.43km/s而被拋離日心，或者以速度為11.2公里/秒，地球?qū)⒃诮拯c(diǎn)加速到12.43公里/秒時(shí)才能遠(yuǎn)離日心。
那么，當(dāng)物體以12.43km/s的速度被拋離地球近日點(diǎn)的日心時(shí)，任意軌跡點(diǎn)速度的平方與日心距離的乘積的一半將始終等于核心太陽(yáng)系常數(shù)，這意味著該物體不會(huì)離開太陽(yáng)系，但可能會(huì)在途中通過(guò)彈弓效應(yīng)被彈射或被木星或其他天體捕獲。這可以用來(lái)分析和預(yù)測(cè)航行者一號(hào)的軌跡，這將在后面介紹。