第四宇宙速度有多快?

2020-12-03 量子探索

1687年,牛頓的著作《自然哲學的數學原理》問世,在這部作品中,「引力」的概念首次問世,牛頓提出:

「任何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例,而與它們之間的距離的平方成反比」

萬有引力的問世不僅僅可以解釋我們日常生活中的一些現象,更重要的是在天文領域,我們可以直觀且正確的去理解行星間的運動規律,以及月球和地球之間的關係。

隨著科學的發展,引力的概念被愛因斯坦再次顛覆,他指出引力的本質其實是「時空的彎曲」,也就是物體的質量對時空造成的影響。引力的概念對人類認知宇宙起到了重大的影響,並且人類也開始一步步的探索宇宙,在發射探測器離開宇宙的過程中,我們發現了「宇宙速度」。

通常情況下,我們談論的宇宙是「三大宇宙速度」,實際上還存在著「第四宇宙速度」,為什麼很少有地方提及「第四宇宙速度」呢?

01三大宇宙速度

宇宙速度其實是指人類太空飛行器在環繞或者是脫離地球引力時的速度,第一宇宙是太空飛行器環繞地球的速度7.9km/s,只有達到這個速度後,才可以圍繞地球進行均勻的圓周運動。

比如我們向遠處發射一枚炮彈,因為我們的地球是球形的,只要這個炮彈的速度夠快並且永遠足夠的力,那麼它距離地面的距離就會越來越遠,如果速度達到7.9km/s後,不考慮大氣層存在的話,這個炮彈就會永遠停留在天上,圍繞地球不斷運動下去,這就是第一宇宙速度,也被牛頓稱為「環繞速度」。

這個情況下,物體仍然會受到地球引力影響,而第二宇宙速度就是一個物體脫離地球引力影響時所需的速度,為11.2km/s,也就是說一個物體想要離開地球,必須保持至少11.2km/s的速度,否則就無法擺脫地球重力的控制,最終回到地球表層。

達到第二宇宙速度,並不意味著你可以隨心所欲,你只是脫離了地球,開始圍繞太陽的軌道運動,仍然要受到太陽引力的影響,這個時候脫離地球引力的物體會擁有29.8千米/秒速度,以這個速度圍繞太陽運動。

第三宇宙速度就是一個物體擺脫太陽引力,走出太陽系所需的速度為16.7km/s,只有先脫離地球引力後,保持這個速度才能脫離太陽的引力,從而離開太陽系,但是對於目前的人類來說這是一件很困難的事情,從能源和補給來說幾乎是無法完成的,人類發射出的旅行者一號會在未來的幾年徹底失去電力供應。

對於目前的人類來說,探索火星或許才是最現實的選擇,在火星建立殖民地,等待人類科技發展到一定程度後,再開展離開太陽系的探索計劃,從第一第二第三宇宙速度的規律,或許你已經可以推測出第四宇宙速度是什麼了。

第四宇宙速度其實就是離開銀河系的速度,但是因為人類還不清楚銀河系究竟有多大,只能簡單的判斷離開銀河系所需的速度,因此第四宇宙速度是不準確的,大約在110~120千米/秒之間。

我們很少討論第四宇宙速度的原因很簡單,我們現在連太陽系都無法離開,就算知道了離開銀河系需要的速度,又有什麼用呢?並且從現在的計算來看,人類目前的飛行器是無法滿足離開銀河系所需速度的,並且銀河系的大小超越我們的想像,或許人類文明發展到極限,也只能在太陽系周圍的恆星星系探索。

第四宇宙速度對於目前的人類來說,幾乎沒有任何作用,甚至可能永遠派不上用場,因為想要知道第四宇宙速度的確切數值,我們需要銀河系畢竟準確的大小和質量,這可能十分困難。

宇宙速度的存在是幫助人類更好的探索宇宙,也是對人類太空飛行器性能的基礎要求,當然,從人類現在的科技去想像未來可能發生的事情是十分狹隘的,或許在未來,人類真的可以走出銀河系,實現「第四宇宙速度」。

相關焦點

  • 第四宇宙速度是什麼?到底有多快?
    在中學物理中,我們已經學過第一、第二和第三宇宙速度。那麼,有沒有第四宇宙速度呢?第四宇宙速度有多快?達到第四宇宙速度能飛到哪裡呢?第一、第二和第三宇宙速度宇宙中引力作用無處不在,只要物體具有質量,就會有引力作用。
  • 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?
    現在問題就來了,我們都知道第一、第二和第三宇宙速度,那有沒有「第四宇宙速度」這種說法呢,答案是肯定的,第四宇宙速度其實就是銀河系逃逸速度,當我們從地球上發射的一個太空飛行器時,如果我們將其加速到第四宇宙速度,那麼這個太空飛行器就可以無需額外的動力,只靠自身的慣性直接飛出銀河系。那第四宇宙速度有多快呢?
  • 「第四宇宙速度」有多快?人類有希望實現嗎?答案讓人失望
    所以用米作為通用的長度單位更容易讓人感覺到距離和速度的變化。那麼在地球上人類生活中通常使用「米」來計算速度,那麼到了宇宙中又應該使用什麼單位呢?因為引力的桎梏,人類探索宇宙需要達到「宇宙速度」才可以脫離地球,那麼這些宇宙速度有多快呢?
  • 第六宇宙速度有多快?
    宇宙速度宇宙速度有多快?在日常生活中經常會提到「三大宇宙速度」,為什麼很少有人提起第四宇宙速度,第四宇宙速度又有多快呢?是否存在第五宇宙速度或者第六宇宙速度呢?可能很多人已經猜到了,第四宇宙速度就是離開銀河系需要的速度,如果你從地球出發,想要離開銀河系,你需要保持大約550km/s的速度才行,第四宇宙速度的數據並不準確,因為銀河系的範圍很大,人類的計算可能會存在許多誤差。
  • 何謂第四宇宙速度,它於人類有什麼意義?
    第一、第二、第三宇宙速度都經常提,為什麼很少有人說第四宇宙速度?這是因為對人類來說,第四宇宙速度還沒有意義。 就是從地球來說,有了三個宇宙速度,即環繞地球、逃離地球、逃離太陽系的速度,這幾個速度分別為7.9km/s、11.2km/s、16.7km/s。那麼第四個要逃離的就是銀河系了,所謂第四宇宙速度就是逃離銀河系了。 而從環繞速度和逃逸速度這兩個宇宙通行的速度來看,所謂第四宇宙速度實際上就是銀河系的逃逸速度。
  • 何謂第四宇宙速度,它於人類有什麼意義?
    第一、第二、第三宇宙速度都經常提,為什麼很少有人說第四宇宙速度?這是因為對人類來說,第四宇宙速度還沒有意義。那麼所謂「第四宇宙速度」是什麼呢?就是從地球來說,有了三個宇宙速度,即環繞地球、逃離地球、逃離太陽系的速度,這幾個速度分別為7.9km/s、11.2km/s、16.7km/s。那麼第四個要逃離的就是銀河系了,所謂第四宇宙速度就是逃離銀河系了。而從環繞速度和逃逸速度這兩個宇宙通行的速度來看,所謂第四宇宙速度實際上就是銀河系的逃逸速度。
  • 宇宙速度是物體擺脫太陽引力所需的速度,是否存在第四宇宙速度?
    第三宇宙速度,是指在地球上發射的物體擺脫太陽引力束縛,飛出太陽系所需的最小初始速度,其大小為16.7km/s。就目前而言,還沒有那個探測器能夠成功飛離太陽系,但2018年8月美國所發射的帕克太陽探測器,它是人類迄今為止發射的速度最快的探測器,也是距離太陽最近的探測器,如今在到達太陽的近日點的時候,它的速度接近每秒70公裡。
  • 宇宙速度:要多快才能逃離地球?
    千百年來,中華民族奔向宇宙的幻想,終於一步步變成了現實。天問一號發射升空奔向宇宙的第一步就是逃出地球。你知道物體的速度多快才能擺脫地心引力嗎?第一宇宙速度的推導過程至少有兩種方法。其一是常見的高中物理課本上的方法:萬有引力充當向心力。
  • 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?
    太陽公轉速度跟宇宙速度有什麼聯繫?第四宇宙速度是多快?我們常會看到航天新聞裡提到宇宙速度,這到底是多快的速度?宇宙速度就是物體從地球飛出,逃離天體引力的速度。這個速度可用公式計算出來:v=√2GM/r(G是萬有引力常數,M是擺脫對象天體的質量,r是擺脫對象天體的質心與逃逸物體的距離)。
  • 別對速度一無所知,人類發展達到的最快速度有多快了?
    美國X-15飛機,這款飛機在試飛的時候就達到過6.72馬赫的速度,相當於7千公裡/小時的時速,是目前所有飛機中最快的速度,目前任何一款飛彈都追不上。第一宇宙速度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,第一宇宙速度,也叫環繞速度。7.9千米/秒(28728 千米/時)。
  • 宇宙存在第一、二、三宇宙速度,那存在第四、五、六宇宙速度嗎?
    、第五、第六宇宙速度呢,如果存在,為何第四、五、六宇宙速度很少被提起呢?第三宇宙速度的代表:旅行者1號,掙脫太陽引力飛出太陽系其實在宇宙中,不僅存在第一、第二、第三宇宙速度,同樣也存在第四、第五、第六甚至第七宇宙速度,其實從三大宇宙速度的規律我們就可以推斷出第四、第五、第六宇宙速度的含義,第三宇宙速度既然是擺脫太陽系所需的速度,那麼比太陽系高一級的星系是什麼,當然是銀河系
  • 第六宇宙速度有多快?如果能達到,人類就可以進化成高級文明了
    但是,我們也知道,當一個物體的速度達到一定境界之後,就可以永遠離開地球,不再回來了。這就是第一宇宙速度。第一宇宙速度,是7.9公裡每小時,只要達到這個速度,一個物體就可以不回到地面上了。有人會問:不對啊,只要有動力,我們哪怕每秒1微米的速度上升,也不會回到地面上啊!
  • 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?
  • 嫦娥五號回家時速度有多快?接近第二宇宙速度
    嫦娥五號即將結束 「太空之旅」,那麼你知道嫦娥五號回家時速度有多快嗎?12月16日消息,據媒體報導,嫦娥五號返回器在接近大氣層時,飛行的速度將接近第二宇宙速度,也就是每秒11.2公裡。
  • 在宇宙大爆炸理論的前提下,宇宙膨脹速度有多快?
    科學家們認為宇宙有一個起點,也就是大家常常提起的奇點,而宇宙的形成源自於奇點的爆炸,也就是宇宙大爆炸,在宇宙大爆炸之後,宇宙經過不斷的膨脹和演變,逐漸形成了我們現在所看到的宇宙。有關於宇宙的大小,據科學家們的說法就是直徑達到920億光年,半徑453.4億光年。
  • 光速是宇宙中最快的速度嗎?有四種速度比光速還要快
    我們看整個人類文明史就會發現,它其實也是一個速度不斷提升史。人類文明的不斷發展升級也是速度的不斷提升過程。古時候的人們出門基本靠走,強大一點的交通工具也不過是馬車。而隨著人類走進科技時代,交通工具也越來越先進,速度也越來越快。有了超快的速度,我們才有了探索整個世界的資本,才能夠在速度的優勢下走遍地球,了解整個世界。
  • 逃離太陽系,人類能做到多快——三大宇宙速度與最快的太空飛行器
    多級火箭那麼,實踐的東西有了,從理論上講,我們到底需要這些火箭飛到多快才能遨遊於太空之中呢?說到這裡呢,就不得不提到三大宇宙速度(以後可能還會有更多,第四第五第六等等)。簡單地講,第一宇宙速度就是圍繞地球做圓周運動的速度,是7.9km/s,第二宇宙速度就是逃離地球的速度11.2km/s,第三宇宙速度是逃離太陽系的速度,是16.7km/s。但是實際上要比這幾句話複雜一些。第一宇宙速度的計算。
  • 人類最快的速度已不再是第三宇宙速度,這個速度將刷新人類的認知
    但是一開始我們並不清楚,隨著我們逐步研究才得出一個結論,就是想要飛上天,必須突破速度的限制,因此,我們劃分了三個宇宙速度。第一個宇宙速度大約是7.9公裡每秒,這是我們的衛星、太空望遠鏡等太空飛行器的速度,這個速度稱為環繞地球速,其中要與我們人類研發的飛機速度要更高。
  • 宇宙速度到底有多快?科學家為何說人類目前飛不出銀河系
    宇宙速度目前根據科學家的研究有六種宇宙速度,即第一、二、三、四、五、六種宇宙速度。前三種宇宙速度已經有了明確的速度值,並且已經應用在我們的日常生活和航天中。第三宇宙速度概念圖第四宇宙速度,所謂的第四宇宙速度,指的是在地球上向太空發射的物體(通常是宇宙飛船)能夠擺脫銀河系的引力束縛
  • 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?
    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。