逃逸速度是什麼?怎樣知道一個天體的逃逸速度是多少?

2020-12-06 天文在線

逃逸速度是一個物體永久地逃離一個天體引力場並且永不回落所需要的最小速度。

與大眾觀點相反的是,月球有一個大氣層,這個大氣層在學術上被稱作外逸層。這個大氣層非常地稀薄,所以大氣層內的微粒很少發生碰撞。它如此稀薄的原因是:與地球不同,月球的萬有引力非常微弱,以至於它不能緊緊地抓住圍繞在它上方或者是從內部散發出的氣體。

圖解:月球的隕石坑-月球有一個外逸層。

天體對物體的引力是天體質量的函數。很明顯,物體更難逃脫質量大的天體。地球的逃逸速度自然比月球的逃逸速度大,但是卻比木星的逃逸速度小。木星由於其巨大的體積和質量,在太陽系的所有行星中,擁有最大的逃逸速度。

逃逸速度

逃逸速度的大小與天體的質量相關,這個結論會讓我們面臨一個矛盾的問題。當我們向一個比地球質量更大的行星發射探測器的時候,探測器必須要攜帶大量的燃料。因為探測器在探測的行星上起飛並且逃離行星引力場所需要的燃燒的燃料的量一定比在地球上多。然而,在探測過程中,它所攜帶的額外的燃料會讓它變得更重,因此也就更難加速到地球的逃逸速度從而逃離地球的引力場。

圖解:發射火箭的軌道-為了逃離地球的引力場而不會回落,火箭的發射速度一定要達到11.2km/s.

逃逸速度方程式

一個物體要想逃離一個質量為M的天體,那麼這個物體的動能應該等於它的引力勢能。一個運動速度為v,質量為m的物體的動能是1/2mv^2。根據定義,物體的引力勢能是物體與天體中心之間距離r的函數,方程式為G·M·m/r,其中G是萬有引力常數,它的值為6.673×10^-11N·m^2·kg^-2。使物體的動能與引力勢能相等,我們可以得到:

在這個等式中,我們可以更換不同的M和r的值,來確定不同天體的逃逸速度。根據方程中v和r的關係,我們可以知道,距離天體越遠的物體就越容易逃離天體。很明顯,這是因為隨著天體慢慢地遠離天體,物體所受到的天體的萬有引力的大小會逐漸減弱。

圖解:逃逸速度表

最後,我們可以從等式中推斷出行星的逃逸速度與物體的質量無關。這聽起來有點違反直覺,但是無論是恐龍還是烏龜,要想逃離地球,都必須要達到11.2km/s的速度(在忽略空氣阻力的情況下)然而,加速度是物體質量的函數,所以即使他們逃離地球引力場所需要的最小速度相同,但是恐龍的加速過程要比烏龜的加速過程更加困難。

相關知識延伸閱讀

宇宙速度,是指物體從地球出發,要脫離天體重力場的四個較有代表性的初始速度的統稱。計算宇宙速度的基本公式如下:

太空飛行器按其任務的不同,需要達到這四個宇宙速度的其中一個。例如人類第一個發射成功的星際探測器月球1號就需要達到第二宇宙速度,才能擺脫地球重力。而旅行者2號則需要達到第三宇宙速度,才能離開太陽系。

圖解:A: 跌落地球<7.9 km/s B: 跌落地球 C: 圓周運動 = 7.9 km/s D: 橢圓軌道 E: 逃逸 > 11.2 km/s

宇宙速度的概念也可應用於在其他天體發射太空飛行器的情況。例如計算火星的環繞速度和逃逸速度,只需要把公式中的M,R,g換成火星的質量、半徑、表面重力加速度即可。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. sciabc-一個沒有天賦的人

如有相關內容侵權,請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權,並注意保持完整性和註明出處

相關焦點

  • 5分鐘,帶你了解下什麼是逃逸速度?
    逃逸速度是一個物體永久地逃離天體引力束縛的最小速度。月球其實是有一個大氣層的,它的學名為外逸層。它是如此的稀薄,以至於它的粒子很少碰撞。它稀薄的原因是月球的引力微弱不像地球那樣,以至於它無法抓住在上方盤旋或從內部滲出的氣體。圖片說明:月球隕石坑月球有一個所謂的外逸層。
  • 逃逸速度是如何讓飛行器飛離地球和太陽系的?
    雖然用這種方法哪怕是一米每秒你都可以離開地球,但是能量的損耗是一個非常大的問題。好像一個物體達到逃逸速度離開地球顯然要比前者經濟實惠的多,至少在能源方面二者是不可比較的。那麼。為何一個物體或者飛行器達到逃逸速度以後就能離開地球?並且只要保持這個速度就永遠不會落回地球?什麼是逃逸速度?逃逸速度是一個物體在無動力情況下,離開所在天體或者星系的最小速度。
  • 黑洞逃逸速度是不是比光速還快?
    ,它的引力非常強大,使得視界內逃逸速度超過光速。因此從定義上可知黑洞就是逃逸速度大於光速的天體。所以答案就是黑洞的逃逸速度確實比光速還快。但是宇宙中信息和能量傳遞的最高速度是光速,超光速是不存在的。因而什麼也逃不出黑洞。從這個角度講,黑洞是不存在逃逸速度的,存在的只是一個數值。我知道這樣講肯定會讓有些人不高興,他們認為光速是可以超越的,所以可以從黑洞逃出來。那我就講點新奇的理論。
  • 《荒野亂鬥》寶石模式逃逸速度怎麼過 逃逸速度通關攻略
    導 讀 荒野亂鬥寶石模式逃逸速度怎麼過?
  • 太陽系無法逃逸嗎?為什麼地球有三個宇宙速度,但太陽只有兩個?
    地球的逃逸速度當我們在環繞速度的軌道上環繞地球運行時,如果在加速一點,那麼這個軌道就會變成一個橢圓軌道,而加速的位置就是近地點!假如在這個近地點對應的遠地點加速,那麼這個軌道會變成一個高度比原來更高的環繞軌道!假如繼續在近地點加速,那麼這個軌道會拉成一個遠地點更高橢圓軌道!
  • 如果你想離開地球,需要多大的逃逸速度?
    為此,您的跳躍速度必須超過或等於地球的逃逸速度,我們可以很容易地算出以下速度。當你跳到空中時,你的動能是m是你的質量,v是你的速度,由於地球的引力,您體驗到的勢能是M是地球的質量,r是地球的半徑。為了使您能夠逃離地球,我們需要滿足求解速度v給出地球的逃逸速度vEerth定義為允許物體逃逸的最小速度,因此因此我們得到最終給出只要知道球形物體的質量和半徑,就可以使用相同的計算來計算其逃逸速度
  • 達不到地球逃逸速度,我們就無法離開地球了麼?
    但是這個黑域是大劉根據自己的對科學理論的推演和劇情需要設想出來的一個概念,這個設想過於複雜,裡面要考慮的東西太多(比如,光是考慮原子內部粒子的速度和原子的穩定性就讓人夠嗆),加上大劉對它的原理性介紹也不是太詳細,我作為一個科普媒體就暫時不多說什麼。
  • 從微宇宙模型和 宇宙膨脹的不同看法 論黑洞的逃逸速度最少是多少。
    前面發表過《宇宙直徑的思考》和《從微宇宙模型,猜想宇宙大爆炸的哈勃常數》和《猜測宇宙質量是多少,驗證曾經的宇宙爆炸原點最少多少光年。》解釋一下看法。涉及到點是平方釐米涉及到點是立方釐米            。
  • 何謂第四宇宙速度,它於人類有什麼意義?
    那麼所謂「第四宇宙速度」是什麼呢?環繞速度和逃逸速度對於銀河系內的所有天體都適用,所以脫離了地球說速度,只有環繞速度和逃離速度,無須說什麼第四宇宙速度。天體逃逸速度公式:v=√(2GM/R)式中,v為逃逸速度,G為天體質量,r為天體半徑。
  • [攝影師]Alex Llovet 《逃逸速度》
    ©Alex Llovet 《The Escape Velocity》人造天體無動力脫離地球引力束縛所需的最小速度
  • 「今日頭條」張一鳴的「逃逸速度」(深度)
    而另一個問題更顯性,答案卻非通過思考不可:在創業者幾乎都面臨「如何逃避巨頭碾壓」命題的國內網際網路既有格局下,張一鳴是如何在巨頭中殺出一條血路,不僅沒有站隊,還讓巨頭難以安眠? 王興在一次飯局上,談到過對企業發展速度的理解,「第一宇宙速度環繞速度,第二宇宙速度是逃逸速度。慢於一定速度是脫離不了大氣層的。」
  • 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?環繞速度和逃逸速度對於銀河系內的所有天體都適用,所以脫離了地球說速度,只有環繞速度和逃離速度,無須說什麼第四宇宙速度。天體逃逸速度公式:v=√(2GM/R)式中,v為逃逸速度,G為天體質量,r為天體半徑。
  • 黑洞所形成的「時空閉環」,是如何讓物體「無法逃逸」黑洞的?
    根據上一期的文章講解我們知道,黑洞的「逃逸速度」會大於光速,如果沒有看上期文章我再講解下「逃逸速度」是啥,就是你平拋一個小球給予小球一個初速度,小球能夠克服引力離開這個天體的最小初速度,就是這個天體的「逃逸速度」。
  • 地球逃出太陽系需要多大速度,與三個宇宙速度什麼關係?
    所謂逃離某個天體的引力所需要的的速度,就叫逃逸速度。逃逸速度是與引力大小呈正比例關係。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。
  • 高中物理競賽典型例題精講——赤道極點g值兩倍星體的逃逸速度
    03-04-12_赤道極點g值兩倍星體的逃逸速度本期高中物理競賽試題,我們共同來研究一下快速自轉星體上不同區域的重力加速度的區別,並考慮在不同位置處的逃逸速度的差異,由於星球表面的物體將會隨著星球一起做勻速圓周運動,因此在運動過程中,會產生等效的離心力的作用
  • 恆星R136a1的質量比一些黑洞還高,為什麼光還能逃逸出來?
    因為決定天體逃逸速度的,不止是質量,還有天體的半徑。逃逸速度公式黑洞的逃逸速度大於光速,導致任何物質進入黑洞後都無法逃離(霍金輻射除外),我們可以根據動能公式和萬有引力公式,來計算天體逃逸速度公式:引力場勢能公式:E(r)=∫(GMm/r^2
  • 宇宙第一速度是多少_宇宙第一速度第二速度第三速度
    宇宙第一速度是多少_宇宙第一速度第二速度第三速度時間:2020-07-07 07:10   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:宇宙第一速度是多少_宇宙第一速度第二速度第三速度 《支付寶》最近的螞蟻莊園問答基本上都和高考相關,最近的問答是問的物理知識,問的第一宇宙速度,v1=7.9
  • 看流浪地球漲知識:如何利用木星加速逃逸太陽系——圖解引力彈弓
    使得地球獲得逃逸太陽引力束縛的逃逸速度!為什麼不直接依靠行星發動機將地球加速到逃逸太陽系呢?原因3:僅逃逸速度還不夠,最終將加速到光速的千分之五到百分之一,地球逃逸太陽系時速度將遠超逃逸速度才行,單純靠行星發動機加速,就好比僅靠人力爬山,費時費力;借用木星引力彈弓就好比在山腳用蹦床或者彈弓直接彈射到山頂,省時省力。2.
  • 黑洞為什麼無法逃逸?因為光速有上限?其實錯了
    大家都知道黑洞是只進不出,意思就是一旦靠近黑洞達到一定程度,就無法逃逸黑洞,只能靠向黑洞的奇點前進。但是黑洞到底為什麼不能逃逸,不少網友認為是因為光速有一個上限,速度不能無窮大,所以就無法逃逸,今天我就來解釋下黑洞無法逃逸的根本原因。
  • 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?