1樓:薛定諤的科學
第四宇宙速度
其實關於宇宙速度的概念並不難理解,而且我們比較熟悉的是宇宙第一速度、宇宙第二速度、宇宙第三速度。
至於第四宇宙速度,很少被人提及,它的意思是從地球出發,擺脫銀河系的引力,衝出銀河系所需要最低速度,不過,這個宇宙速度很雞肋,因為它的數值還無法確定,甚至可以說這個數值對我們而言並沒有多大意義。那具體是咋回事呢?
宇宙速度的咋來?
我們需要從第一宇宙速度說起,傳統的說法就是第一宇宙速度是環繞速度,不過,我個人覺得這個說法並不容易理解,我們可以從牛頓思考萬有引力定律的方法來理解。牛頓在自己的著作《自然哲學的數學原理》當中,描述了他思考萬有引力定律的方法,我們現在也管這個叫做牛頓大炮。
那具體是咋回事呢?假設我們擁有一臺理想的大炮以及一顆理想的炮彈。
自由落體如果我把炮彈舉高到一定的高度,然後放手,那這個炮彈就會自由落體,掉到地上。
拋物線如果用大炮把炮彈打出去,讓炮彈得到一定的初速度,這時候就是一條拋物線。
第一宇宙速度那如果這個時候,我們讓炮彈打出來的速度達到7.9km/s,那炮彈就可以繞著地球轉圈了。
為什麼會這樣呢?我們可以思考一下剛才的拋物線運動,在炮彈運動過程中,其實地面是幾乎不變的,但是炮彈由於引力作用,就會有一個朝著地面落下的趨勢。
但是,如果我們仔細思考一下,地球其實是個曲面。(地球是球狀的)所以,其實地面是向下彎曲的。之前之所以會落在地上的本質原因是因為地面下落的幅度比炮彈下落的幅度小。
如果炮彈下落多少距離,地面就像下落多少距離,那炮彈就永遠不會落到地面上,也就是繞著地球做圓周運動了。
所以,我們管幾乎貼著天體表現做圓周運動的速度叫做:第一宇宙速度。而在地球上速度達到7.9km/s時,就可以做到。
第二宇宙速度但是,如果我們在第一宇宙速度的基礎上不斷地進行加速炮彈,炮彈可能會走一個更大的圈子,但並不一定能夠擺脫地球的引力束縛,說白了就是還在地球的勢力範圍之內。
那什麼時候才能擺脫地球的引力呢?
當速度達到一定程度時,也就是第一宇宙速度的1,41倍(實際就是根號二倍),這個時候就可以擺脫地球的引力束縛,在地球上這個速度是11.2km/s,也被我們稱為第二宇宙速度。
第三宇宙速度而第三宇宙速度也好理解,就是要擺脫太陽的引力束縛,離開太陽,這個速度是多少呢?通過萬有引力定律進行求解,得到的結果是16.7km/s。
(這裡要注一下,第三宇宙速度指的是在地球上出發,擺脫太陽引力束縛所需要的最低速度。)
無論是哪個宇宙速度,說白了都和引力自身是息息相關的。
第四宇宙速度
對銀河系的瞭解不夠而第四宇宙速度,是從地球出發,要擺脫銀河系的最低速度。這意味著它自身會和銀河系的質量有關係。但這時候問題就來了,銀河系邊界在哪,我們是不能確切知道的,下面這張我們常看到的銀河系的圖,實際上是觀測+模型+理論計算得到的。
我們會發現,關於銀河系的半徑一直在變化,銀河系的恆星數也一直在調整,這些變化和調整就是基於更先進的觀測技術得到的。
而更本質的原因是,我們沒能力到銀河系的上方給銀河系拍照。這些指標定不下來,實際上銀河系的質量就很難確定下來。
但這還不是最難做到的,畢竟上文講的都是我們可以觀測到的銀河系的情況,但銀河系當中還存在著我們看不到的東西,那就是暗物質,而且暗物質的含量還不少,就宇宙總體來看,暗物質的比例比已知物質的5倍還要多。
也就是說,我們甚至都無法知道銀河系當中暗物質的提供的引力到底有多少。基於許多的不確定性,我們很難能夠得到從地球出發,脫離銀河系引力所需的最低速度到底是多少,因此這個第四宇宙速度的大小也就確定不下來了,變得很雞肋。
沒有實際的指導意義當然,讓第四宇宙速度變得更加無意義的是,目前的技術根本不足以讓人類脫離銀河系。人類現在的探測器只能勉強擺脫太陽的引力,勉強離開太陽,人類對它們的控制力幾乎為0。而太陽的尺度相對於銀河系簡直小到像一粒沙子。
銀河系像太陽這樣的天體大概就有1500億~4000億顆,恆星系數不勝數,銀河系的半徑都有幾萬光年的尺度,也就是跑都要跑幾萬年,這對於人類而言簡直就是天文數字,何談擺脫銀河系的引力?
因此,第四宇宙速度也是在實際使用中根本涉及不到的。
基於以上兩點,才會使得第四宇宙速度很少被提及。
2樓:木子果
第一、二、三宇宙速度經常被提起是因為我們都瞭解了,所以才會提起,但是第四宇宙的速度我們目前還不是很瞭解。
3樓:狂拽一條街
第四宇宙速度意味著從地球開始,擺脫銀河系的引力以及衝出銀河系所需的最小速度。但是,此宇宙速度非常脆弱,因為無法確定其值。可以說,這個值對我們來說意義不大,所以很少提及。
4樓:個非凡哥
第一、二、三宇宙速度經常被提起,可能是國灰沒有第四宇宙速度
5樓:顧輕舟老師
因為第四宇宙速度不確定,所以人們很少提起。
6樓:小小喵同學
因為第一第二第三,我們還沒有**明白,所以不會去**第四宇宙的。
第一、第二、第三宇宙速度經常聽說,為什麼卻很少有人說起第四宇宙速度?
7樓:六分鐘科普
我們已經瞭解第四宇宙速度、第五宇宙速度、第六宇宙速度乃至第七宇宙速度,在理論上來說,都是存在的,可是為什麼被提起的總是第
一、第二、第三宇宙速度,而第
四、第五、第
六、第七宇宙速度卻很少被提及呢?
8樓:星空幻魚
最後宇宙速度是5萬億光年每間隙,該間隙小於0.00001秒,那麼你們什麼時候能達到
9樓:崛起的男神
其實對於人類來說,我們還完全沒有能力逃出銀河系,因為銀河系太大了。旅行者一號光逃出太陽系就需要10萬年
10樓:
第一宇宙速度是人類最常用到的速度。按照牛頓力學,第一宇宙速度就是衛星的最小發射速度,同時也是最大環繞速度
11樓:匿名使用者
可能因為第四宇宙速度比較少用吧!
12樓:匿名使用者
因為這個速度太難達到了,說不說都無所謂。
13樓:匿名使用者
我也沒有聽說過第四宇宙速度,第三就很大了。
14樓:匿名使用者
第四宇宙速度並不適應我們地球
15樓:腿長
第四宇宙速度對於現在的人類太過遙遠,談這個沒有意義。
16樓:吹氣球的小男孩
第一宇宙速度是人類最常用到的速度
17樓:笙笙橙
旅行者一號光逃出太陽系就需要10萬年
18樓:冰湖凝心
其實對於人類來說,我們還完全沒有能力逃出銀河系
四種宇宙速度都是什麼?為何第四宇宙速度很少被提及?
19樓:雜談趣事
現在想那麼多真的沒什麼用,想一想什麼時候能夠真正擺脫太陽的引力束縛,達到第三宇宙速度,完全憑藉自己的力量做到這才是人類現在應該想的,畢竟一口吃不成胖子,想登到山頂,你首先要爬到山腰,第四宇宙速度之上肯定還有其他的宇宙速度,但是目前來說,就我們人類探索的範圍來說,還不知道銀河系之外的世界到底是一個什麼樣的狀態,會不會存在更高等級的天體系統。
20樓:大頭的大
一般情況下,我們通常提及的是三種宇宙速度,很少提及第四宇宙速度,他們分別是第一宇宙速度環繞速度,第二宇宙速度脫離速度,第三宇宙速度逃逸速度,而第四宇宙速度就是飛出銀河系所需要的最小的速度。
21樓:爺爺爺爺爺爺嘖
宇宙第四速度是宇宙第三逃離太陽系的速度後更快的速度,因為目前科研還沒探索涉及到太陽系外,所以目前也只是推測。
22樓:你看小何怎麼說
第一宇宙速度,第二宇宙速度,第三宇宙速度,第四宇宙速度。因為銀河系很大,人類還沒有探索完,因此第四宇宙速度很少被提起。
宇宙第一二三四速度分別是多少?
23樓:匿名使用者
第一宇宙速度是要使航天器繞地球旋轉而不掉落到地面的最低發射速度(7.91km/s);第二宇宙速度是航天器如欲飛離地球而不再返回的最低的發射速度(11.19km/s);飛出太陽系的最低發射速度稱第三宇宙速度(16.
66km/s)。由於人類對銀河系的瞭解尚在進行中,它的精確質量和半徑尚未清楚。因此,飛出銀河系的第四宇宙速度的數值只能估算,大約在110~220km/s之間。
目前,人類還沒能實現第四宇宙速度。
第一,第二,第三,第四宇宙速度分別是多少?
24樓:慧康在家鄉
人類能超越光速嗎?從第一到第七宇宙速度分別是什麼?漲知識了
第一第二第三第四宇宙速度分別指什麼?又分別多少
25樓:昨日
第一宇宙速度是繞地球旋轉最小速度,為7.9km/s 第二宇宙速度是脫離地球引力最小速度,為11.2km/s 第三宇宙速度是脫離太陽引力出太陽系最小速度,為16.
7km/s 第四宇宙速度是脫離銀河系,具體數值無法測定,現暫取120km/s
26樓:喬多儀雁桃
第一宇宙速度:7.9公里/秒
在地面上向遠處發射炮彈,炮彈速度越高飛行距離越遠,當炮彈的速度達到「7.9千米/秒」時,炮彈不再落回地面(不考慮大氣作用),而環繞地球作圓周飛行,這就是第一宇宙速度。
第一宇宙速度也是人造衛星在地面附近繞地球做「勻速圓周運動」所必須具有的速度。但是隨著高度的增加,地球引力下降,環繞地球飛行所需要的飛行速度也降低,所有航天器都是在距地面很高的大氣層外飛行,所以它們的飛行速度都比第一宇宙速度低。
第一宇宙速度的計算公式是:
v1=√gr(m/s),其中g=9.8(m/s2),r=6.4×106(m)。
第二宇宙速度--當物體(航天器)飛行速度達到11.2千米/秒時,就可以擺脫地球引力的束縛,飛離地球進入環繞太陽執行的軌道,不再繞地球執行。這個脫離地球引力的最小速度就是第二宇宙速度。
各種行星探測器的起始飛行速度都高於第二宇宙速度。
第二宇宙速度(v2)
當航天器超過第一宇宙速度v1達到一定值時,它就會脫離地球的引力場而成為圍繞太陽執行的人造行星,這個速度就叫做第二宇宙速度,亦稱逃逸速度。按照力學理論可以計算出第二宇宙速度v2=11.2公里/秒。由於月球還未超出地球引力的範圍,故從地面發射探月航天器,其初始速度不小於10.848公里/秒即可。
第二宇宙速度的推倒過程:
假設在地球上將一顆質量為m的衛星發射到繞太陽運動的軌道需要的最小發射速度為v;
此時衛星繞太陽運動可認為是不受地球引力,距離地球無窮遠;
認為無窮遠處是引力勢能0勢面,並且發射速度是最小速度,則衛星剛好可以到達無窮遠處。
由動能定理得
1/2*mv^2-gmm/r=0;
解得v=√(2gm/r)
這個值正好是第一宇宙速度的√2倍
第三宇宙速度--從地球起飛的航天器飛行速度達到16.7千米/秒時,就可以擺脫太陽引力的束縛,脫離太陽系進入更廣漠的宇宙空間。這個從地球起飛脫離太陽系的最低飛行速度就是第三宇宙速度。
如果想使物體掙脫太陽引力的束縛,飛到太陽系以外的宇宙空間去,必須使它的速度等於或者大於16.7km/s,即第三宇宙速度。
第三宇宙速度(v3)
從地球表面發射航天器,飛出太陽系,到浩瀚的銀河系中漫遊所需要的最小速度,就叫做第三宇宙速度。按照力學理論可以計算出第三宇宙速度v3=16.7公里/秒。需要注意的是,這是選擇航天器入軌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,所需速度就要大於16.7公里/秒了。
可以說,航天器的速度是掙脫地球乃至太陽引力的惟一要素,目前只有火箭才能突破該宇宙速度
宇宙速度的一級,預計物體具有110-120公里/秒的速度時,就可以脫離星河系而進入其他星系,這個速度叫做第四宇宙速度。
但由於人們尚未知道銀河系的棲確大小與質量,因此只能粗略估算,而實際上
??仍然沒有航天器能夠達到這個速度。
宇宙速度的概念也可應用於在其他天
??發射航天器的情況。例如計算
火星的環繞速度和逃逸速度,只需要把公堏中的m,r,g換成火星的質量、
半徑、表面
重力加速度
即可。第四宇宙速度是指衝出銀河系的最低發射速度。由於人類對銀河系的瞭解尚在進行中,它的精確質量和半徑尚未清楚,因此第四宇宙速度的值只能估算,大約在110-120千米/秒之間。
目前,人類還沒能實現第四宇宙速度
第一宇宙速度和第二宇宙速度各是多少
第一宇宙速度 7.9 千米 秒 第二宇宙速度 11.2 千米 秒。1 第一宇宙速度的推導 解得 gm v r,將r地 6.375 106m,地球質量m 5.965 10 24kg,萬有引力常數6.67259 10 11 米 3 千克 秒 2 代入 並開平方,得 v 7.9 km s 2 第二宇宙速度...
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以第一宇宙速度跑一小時,是28440公里。第一宇宙速度是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度,在一些問題中說,當某航天器以第一宇宙速度執行,則說明該航天器是沿著地球表面執行的,按照力學理論可以計算出v1 7 9km s。際上,地球表面存在稠密的大氣層,航天器不可能貼近地球表面作圓周運動,必需在1...
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