
在探讨宇宙速度时,我们首先需要理解,第一宇宙速度V1是指物体绕地球表面做圆周运动的速度,计算公式为v=根号gr,其中g为地球表面的重力加速度,r为地球半径,由此可得V1约为7.8km/s。
当人造天体要脱离地球引力范围,但尚未达到太阳引力范围时,需要第二宇宙速度V2,其计算公式为V^2=GM(2/r-1/a),其中a为人造天体运动轨道的半长径。当a趋向无穷大时,V2等于2.38km/s。
进一步地,第二宇宙速度V2与第一宇宙速度V1之间的关系是V2等于V1乘以√2。而要使人造天体脱离太阳引力场,即达到第三宇宙速度V3,情况更为复杂。以地球为例,绕太阳运动的平均线速度为29.8km/s,而要使人造天体脱离太阳引力场的逃逸速度为42.1km/s。
假设人造天体在地球轨道上与地球运动方向一致,可以充分利用地球的运动速度,此时,人造天体脱离地球引力场后所需速度V0=12.3km/s。若在地球表面发射人造天体,达到第三宇宙速度V3,可列出V3^2-V0^2=GM(2/r-2/d)。由于d远大于r,2/d这一项可以忽略,由此可以计算出V3=16.7km/s。
因此,第三宇宙速度V3约为16.7km/s,这是使人造天体脱离太阳引力场所需的最小速度。计算宇宙速度不仅需要掌握物理公式,还需要对天体运动规律有深刻理解。详情