【原創】地球公轉速度遠大於第三宇宙速度,為何沒有飛離太陽系?

2021-01-14 宇宙解碼

    太空飛行器沿地球表面作圓周運動時必須具備的發射速度，也叫環繞速度。按照力學理論可以計算出V1=7.9公裡/秒。太空飛行器在距離地面表面數百公裡以上的高空運行，天空對太空飛行器引力比在地面時要小，故其速度也略小於V1。


    當太空飛行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運行的人造行星，這個速度就叫做第二宇宙速度，亦稱脫離速度。按照力學理論可以計算出第二宇宙速度V2=11.2公裡/秒。由於月球還未超出地球引力的範圍，故從地面發射探月太空飛行器，其初始速度不小於10.848公裡/秒即可。


    從地球表面發射太空飛行器，飛出太陽系，到浩瀚的銀河系中漫遊所需要的最小發射速度，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公裡/秒。需要注意的是，這是選擇太空飛行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公裡/秒了。可以說，太空飛行器的速度是掙脫地球乃至太陽引力的唯一要素，目前只有火箭才能突破該宇宙速度。



 討論一個問題：地球的平均公轉速度29.783公裡/秒 (107,218km/h)，比第三宇宙速度大的多，但為什麼地球還要繞著太陽做近似圓的公轉，他應該不受太陽的束縛飛出太陽系才對啊？

    


關於這個問題，解答如下：


    如果不考慮地球引力，從地球軌道的地方出發，要想飛出太陽系，需要具有多大的速度呢？假這個速度是V，那麼可證明，它是地球公轉速度的根號２倍（這道理就跟第二宇宙速度是第一宇宙速度的根號２倍一樣），地球的公轉速度是多少？大約為３０千米/秒，那麼可以算出V大約為４２千米/秒。

    如果我們順著地球公轉的方向發射，由於本身就具有３０千米/秒的速度，那麼只需要４２－３０＝１２千米/秒的速度就可以了。

    但是，還要考慮地球的引力，由於要求掙脫地球引力以後，還要具有１２千米/秒的速度，那麼總共需要多大的速度呢？設這個速度（就是第三宇宙速度）為v3,第二宇宙速度那麼v2，那麼：
1/2mv3^2－1/2mv2^2=1/2m(12)^2

    解得：v3約為16.5千米/秒，考慮到木星等大行星的引力作用，實際上的第三宇宙速度約為16.7千米/秒。



    第三宇宙速度如果不是加上地球本身公轉速度，大約為42千米/秒，而地球只有約30千米/秒，當然飛不出去了。大家明白了嗎？

相關焦點

  • 地球的公轉軌道速度大於第三宇宙速度,為什麼地球沒有飛離太陽?
    物體從地面如果想脫離太陽系直接繞銀河系中心轉，所需的最小初始運動速度叫作「第三宇宙速度」V3，利用動能公式求得V3=16.7公裡/秒。好了，咱們回到題目來回答一下，地球公轉速度大於第三宇宙速度，為何沒有飛離太陽系？這有兩個原因。第一個原因也是主要原因就是地球的公轉軌道速度並沒有達到逃離太陽所需的速度。速度是相對的，必須有參照物才有意義。
  • 地球速度達30公裡/秒,遠大於第三宇宙速度,為何沒脫離太陽系?
    在太陽引力的作用下，地球環繞太陽公轉，其軌道速度約為30公裡/秒。另一方面，飛出太陽系的第三宇宙速度約為16.7公裡/秒，這意味著地球的公轉速度遠大於第三宇宙速度，為什麼地球沒有脫離太陽系呢？事實上，地球的軌道速度和第三宇宙速度是完全不同的兩種概念，這兩個速度用來比較是沒有意義的。下面，我們分別來了解一下這兩個速度。
  • 地球的運行速度遠遠大於第三宇宙速度，為何擺脫不了太陽系？
    可有問題來了，經過科學家研究，如果想要擺脫太陽引力的束縛，飛出太陽系，那麼需要的第三宇宙速度，也就是要大於16.7公裡/秒，可通過地球的圍繞太陽的速度和第三宇宙速度來進行比較，地球的速度遠遠大於第三宇宙速度，可為什麼地球沒有擺脫太陽的束縛呢？
  • 地球的運行速度遠遠大於第三宇宙速度,為何擺脫不了太陽系?
    可有問題來了，經過科學家研究，如果想要擺脫太陽引力的束縛，飛出太陽系，那麼需要的第三宇宙速度，也就是要大於16.7公裡/秒，可通過地球的圍繞太陽的速度和第三宇宙速度來進行比較，地球的速度遠遠大於第三宇宙速度，可為什麼地球沒有擺脫太陽的束縛呢？
  • 地球公轉速度大於第三宇宙速度,那地球為啥飛不出太陽系?
    大於這個速度而小於第二宇宙速度（11.2千米/秒），物體繞地球軌道就變為橢圓形，把地球作為其中的一個焦點，軌道仍然是封閉的，所以物體仍然沒有脫離地球引力。如果達到第二宇宙速度（11.2千米/秒）以上，其軌道就會變為拋物線，對於地球來說軌道就不是封閉的了，意味著物體已經脫離地球引力不再回來了，所以第二宇宙速度又叫逃逸速度，就是逃離地球，成為繞太陽轉動的行星了。
  • 速度不超過第一宇宙速度也能飛離地球、飛離太陽系
    第一宇宙速度是地面附近的物體僅在萬有引力的作用下繞地球做勻速圓周運動的速度，發射衛星時，只要給了衛星這樣的速度，在不考慮空氣阻力的情況下，不需要為衛星提供動力衛星也能在天上飛。第二宇宙速度是探測器無動力脫離地球引力束縛所需的最小速度。第三宇宙速度是探測器在地球上無動力脫離太陽引力束縛所需的最小速度。
  • 第三宇宙速度16km/s,地球公轉速度30km/s,為何地球沒有飛出去?
    那是因為第三宇宙速度16.7km/s是相對於地球的，地球公轉速度30km/s是相對於太陽的。第三宇宙速度，是指從地球表面起飛的飛行器，達到該速度後就能完全憑藉慣性逃離太陽引力，然後飛出太陽系，數值為v3=16.7km/s。如果我們考慮地球的公轉，會發現地球公轉速度大約為v=29.8km/s，該數值已經遠遠超過了第三宇宙速度，為何地球沒有逃離太陽引力呢？
  • 第三宇宙速度16.7千米/秒,地球公轉速度30公裡/秒,地球為何沒飛出太陽系?
    大於這個速度而小於第二宇宙速度（11.2千米/秒），物體繞地球軌道就變為橢圓形，把地球作為其中的一個焦點，軌道仍然是封閉的，所以物體仍然沒有脫離地球引力。如果達到第二宇宙速度（11.2千米/秒）以上，其軌道就會變為拋物線，對於地球來說軌道就不是封閉的了，意味著物體已經脫離地球引力不再回來了，所以第二宇宙速度又叫逃逸速度，就是逃離地球，成為繞太陽轉動的行星了。
  • 人類可能達到第三宇宙速度飛出太陽系嗎?
    事實上，宇宙飛船達到第三宇宙速度並不難，人類發射的很多探測器都能超過這個速度。 第三宇宙速度的定義為從地球表面發射的太空飛行器擺脫太陽引力作用所需的最小初速度，大小約為16.7千米/秒。只要太空飛行器大於這個速度，此後無需進一步加速，太空飛行器就能夠依靠慣性飛出太陽系。 迄今為止，人類發射最快的太空飛行器為太陽神號，其飛行速度高達70千米/秒，遠遠超過第三宇宙速度。
  • 地球速度每秒30KM,第三宇宙速度才17KM,地球為何還在太陽系裡?
    也許很多朋友心中都有一個疑問，地球公轉速度即使查不到，也能計算出來，因為根據地球距離太陽的距離和公轉一周的時間，就可求出公轉速度大約為30千米/秒，但第三宇宙速度明確告訴我們只需要16.7千米/秒即可逃離太陽系！那我們地球為什麼還沒有脫離軌道呢？
  • 太陽公轉速度2倍於第四宇宙速度,為什麼還在銀河系內轉圈?
    以物體環繞地球、飛出地球、飛出太陽系、飛出銀河系、飛出本星系群、飛出宇宙，來分為第一、二、三、四、五、六宇宙速度。第一宇宙速度是7.9km/s，只要達到這個速度就能掙脫地球引力束縛，環繞地球作圓周運動。比如人造衛星、太空站...第二宇宙速度又稱「逃逸速度」，是11.2km/s，到了這個速度就可以飛離地球，飛入太陽系。
  • 太陽的第二宇宙速度和地球的第三宇宙速度為何不相等?
    火星比地球小，它的逃逸速度大約只有5千米每秒，比地球的第一宇宙速度7.9千米每秒還要小；太陽的質量大，它的逃逸速度大約是617千米每秒；黑洞的質量非常集中，視界處的逃逸速度為光速。除了第一宇宙速度、第二宇宙速度，常見的還有第三宇宙速度。第三宇宙速度指的是探測器在地球上擺脫太陽引力的束縛，無動力情況下所需的最小初速度。這個速度大約是16.7千米每秒。
  • 什麼是第四宇宙速度?以現有技術水平我們能夠飛離銀河系嗎?
    基於上述原理，科學家們在判斷一個物體能否圍繞該天體正常運行時，引入了第一、第二和第三宇宙速度的概念，它們分別表示可以環繞地球運行、脫離地球引力束縛、脫離太陽系引力束縛3種條件下的最低水平運行速度。對於第三宇宙速度來說，它是脫離太陽引力束縛所需要的最小速度，那麼參照第二宇宙速度的計算方法，我們可以計算出這個速度的臨界值為42.2公裡每秒，然而這個速度並不是能夠脫離太陽引力束縛的最小值，因為如果在地球上發射一個人造物體，那麼其本身也會因地球圍繞太陽公轉而產生初始的29.8公裡每秒的線速度，所以在兩個速度差V』=42.2-29.8＝12.4公裡每秒的基礎上，
  • 第一、第二、第三宇宙速度經常聽到,為何很少說起第四宇宙速度?
    對於這幾個宇宙速度，經常關心祖國航天事業的朋友應該在熟悉不過了，第一宇宙速度是脫離地球引力進入環地球軌道的速度，第二宇宙速度地球的逃逸速度，但還不能逃離太陽系的速度，第三宇宙速度則是從地球軌道上逃逸太陽系的速度！那麼第四宇宙速度是逃離哪裡的？是銀河系嗎？
  • 擁有橢圓形公轉軌道的地球,為什麼沒有飛離或撞向太陽?
    比如，在地球的公轉軌道上，明明有近日點和遠日點這樣的特殊位置，那地球為什麼依然存在於我們的太陽系中，而沒有飛離或撞上太陽？地球公轉需要遵循的規律不止一個正如地球的自轉具有特殊的規律一樣，我們生活的這個星球在圍繞太陽進行公轉的時候，同樣也是在一個非實體的軌道上規律性的運行。
  • 我們都知道第一第二第三宇宙速度,為何第四宇宙速度很少被提到?
    因為人類的航天技術還在起步階段，連太陽系都沒有飛出去，旅行者1號探測器目前也只是出了日球層，還沒有擺脫太陽的引力。太陽系的半徑至少有1光年，憑人類目前的技術，飛出太陽系都需要上萬年。（經過幾十年的飛行，旅行者1號才剛出了日球層）第一、第二、第三宇宙速度僅適用於太陽系，人類現階段也只能對太陽系內進行探索，經常討論第一、二、三宇宙速度也就不奇怪了。即使達到了第三宇宙速度，也很難在太陽系內自由馳騁。目前人類的飛行器達到第三宇宙速度還是在依靠行星的引力彈弓效應來實現的。
  • 我們都知道第一、第二和第三宇宙速度,那第四宇宙速度有多快呢?
    我們先來簡單捋一捋第一、第二和第三宇宙速度，第一宇宙速度又稱最小發射速度，其值為7.9公裡/秒；第二宇宙速度又稱地球逃逸速度，其值為11.2公裡/秒；第三宇宙速度又稱太陽系逃逸速度，其值為16.7公裡/秒。
  • 地球逃出太陽系需要多大速度,與三個宇宙速度什麼關係?
    實際上，這三個宇宙速度都是在利用地球動能基礎上需要達到的速度。也就是加進了地球30km/s的公轉線速度，利用這個慣性動能，再加上以上速度，才能達到上述效果。v2實際就是天體的逃逸速度，也就是在地球上，逃離地球的速度；而所謂v3，實際上是在地球上，發射的太空飛行器逃離太陽引力的速度，達到這個速度就可以飛往太陽系外。
  • 地球公轉每秒30千米,第三宇宙速度每秒16.7千米,是不是矛盾了?
    並不矛盾，因為這個第三宇宙速度是相對於地球的速度。從地球出發的太空飛行器，只要速度相對於地球達到每秒16.7公裡每秒就能飛出太陽系（不需後續加速過程，但這個每秒16.7公裡僅僅是最低速度，需要發射方向順著地球公轉速度方向）根據第二宇宙速度的思路，我們能求出太空飛行器逃離地球引力控制的最小速度，為每秒11.2公裡。
  • 第一宇宙速度是多少,第一宇宙速度推導公式
    其實所謂的宇宙速度就是從地球表面發射飛行器，飛行器環繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小速度，分別稱為第一、第二、第三宇宙速度。一、第一宇宙速度是多少早期人們在探索航天途徑時，為了估計克服地球引力、太陽引力所需的最小能量，引入了三個宇宙速度的概念，假設地球是一個圓環，周圍也沒有大氣，物體能環繞地球運動的最低的軌道就是半徑與地球半徑相同的圓軌道。這時物體具有的速度是第一宇宙速度大約為7.9公裡/秒。物體在獲得這一水平方向的速度以後，不需要再加動力就可以環繞地球運動。