為什麼離開地球的速度要求11公裡以上?

這個問題，其實和地球的引力有關。

在天文學中，有一句話叫做質量為王，這是因為質量越大的物體，引力也越大。

根據牛頓在1687年出版的《自然哲學的數學原理》一書中，對萬有引力解釋說：任何兩個物體之間，都有相互吸引力。

這個力的大小與各個物體的質量成正比，而與他們的距離的平方成反比。具體公式如下：

我們之所以離不開地球，不會飛到太空中去，就是因為人與地球質量相差太懸殊。想要離開地球，就要達到一定的速度。

那麼問題來了，速度達到多少時，才可以飛到太空中去呢？

第一宇宙速度

牛頓曾經描述過一個場景，假設在一座高山上有一座威力巨大的大炮，那麼發射出去的炮彈的速度也會足夠快，足夠快的炮彈就可以圍繞著地球轉個不停，像衛星一樣圍繞著地球，永遠不會落下來。

牛頓的理想實驗中，炮彈的速度是每秒7.9千米，這時地球的引力雖然還在起作用，但地球是圓的，物體每往下落多少米，地平線也會相應下降多少米，這樣，這枚炮彈就永遠不會掉下來了。（不考慮大氣作用）

雖然牛頓的時代，牛頓大炮實驗只存在在理論之中，但今天科學家們早已把它變為現實，人造衛星的發射，已經驗證了當物體達到每秒7.9千米時，就可以到達一定高度，不會落入地面。後來，人們也把這個速度叫做第一宇宙速度。

第一宇宙速度和星球自身的質量有關，公式為：

看不懂也沒關係，最後推導結果為v（速度）=7.9km/s時，在不考慮大氣的作用下，衛星即使停止運動，也不會掉下來，但現實中高空之中仍有稀薄大氣，因此現在的人造衛星還需要燃料加速，才能保證不會掉下來，但速度遠低於7.9km/s。

第二宇宙速度

雖然達到第一宇宙速度可以保證物體不會落回地面（不考慮大氣作用），但實際上還沒離開地球，物體還在地球引力的作用下，圍繞著地球做圓周運動。比如人造衛星，就是在第一宇宙速度中運動。

如果想要離開地球，其實就要擺脫地球的引力。具體來說，就是用速度戰勝引力，因此這個速度叫做逃逸速度，也稱之為第二宇宙速度。

那麼，速度達到多少，才可以擺脫地球的引力呢？

科學家有計算過，當速度達到第一宇宙速度的根號2倍，就可以擺脫天體的引力束縛了，通過計算我們可以得知，地球的第二宇宙速度是11.2km/s。

具體計算方法如下，大家看看就行了，看不懂也沒關係。

實際上，雖然科學家計算出了這個速度，但由於地球表面的大氣層比較濃密，因此很難讓飛行器在地面上就達到這個速度，所以，一般情況下是先讓太空飛行器離開大氣層（不同的大氣層，氣壓不同），到達空氣相對稀薄的近地軌道時，再在這時加速。這樣的設計方法可以讓整個飛行器更加節約燃料。