宇宙速度人類的航天活動，並不是一味地要逃離地球。特別是當前的應用航天器，需要繞地球飛行，即讓航天器作圓周運動。眾所周知，必須始終有一個力作用在航天器上。其大小等於該航天器執行線速度.宇宙速度是指物體達到11.2千米/秒的運動速度時能擺脫地球引力束縛的一種速度。人類的航天活動，並不是一味地要逃離地球。特別是當前的應用航天器，需要繞地球飛行，即讓航天器作圓周運動。

基本資訊

中文名宇宙速度拼音yǔ zhòu sù dù速度11.2千米/秒

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宇宙速度簡介

簡介

概述

第一宇宙速度

第二宇宙速度

第三宇宙速度

第四宇宙速度

第五宇宙速度

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簡介

宇宙速度是指物體達到11.2千米/秒的運動速度時能擺脫地球引力束縛的一種速度。在擺脫地球束縛的 過程中，在地球引力的作用下它並不是直線飛離地球，而是按拋物線飛行。脫離地球引力後在太陽引力作用下繞太陽執行。若要擺脫太陽引力的束縛飛出太陽系，物體的運動速度必須達到16.7千米/秒。那時將按雙曲線軌跡飛離地球，而相對太陽來說它將沿拋物線飛離太陽。[1]

概述

人類的航天活動，並不是一味地要逃離地球。特別是當前的應用航天器，需要繞地球飛行，即讓航天器作圓周運動。眾所周知，必須始終有一個力作用在航天器上。其大小等於該航天器執行線速度的平方乘以其質量再除以公轉半徑，即F=mv^2/R.在這裡，正好可以利用地球的引力。因為地球對物體的引力，正好與物體作曲線運動的離心力方向相反。

宇宙速度是物體從地球出發，在 天體的重力場中運動，四個較有代表性的初始速度的統稱。 航天器按其任務的不同，需要達到這四個宇宙速度的其中一個。[1]

第一宇宙速度（又稱環繞速度）：是指物體緊貼地球表面作圓周運動的速度(也是人造地球衛星的最小發射速度)。大小為7.9km/s ——計算方法是V‵=gR (g是重力加速度，R是星球半徑)

第二宇宙速度（又稱脫離速度）：是指物體完全擺脫地球引力束縛，飛離地球的所需要的最小初始速度。大小為11.2km/s

第三宇宙速度（又稱逃逸速度）：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。

環繞速度和逃逸速度也可應用於其他天體。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。

宇宙速度

物體達到11.2千米/秒的運動速度時能擺脫地球引力的束縛。在擺脫地球束縛的過程中，在地球引力的作用下它並不是直線飛離地球，而是按拋物線飛行。脫離地球引力後在太陽引力 作用下繞太陽執行。若要擺脫太陽引力的束縛飛出太陽系，物體的運動速度必須達到16.7千米/秒。那時將按雙曲線軌跡飛離地球，而相對太陽來說它將沿拋物線飛離太陽。人類的航天活動，並不是一味地要逃離地球。特別是當前的應用航天器，需要繞地球飛行，即讓航天器作圓周運動。我們知道，必須始終有一個與離心力大小相等，方向相反的力作用 在航天器上。在這裡，我們正好可以利用地球的引力。因為地球對物體的引力，正好與物體 作曲線運動的離心力方向相反。經過計算，在地面上，物體的運動速度達到7.9千米/秒時，它所產生的離心力，下好與地球對它的引力相等。這個速度被稱為環繞速度。

上述使物體繞地球作圓周運動的速度被稱為第一宇宙速度；擺脫地球引力束縛，飛離地球的 速度叫第二宇宙速度；而擺脫太陽引力束縛，飛出太陽系的速度叫第三宇宙速度。根據萬有引力定律，兩個物體之間引力的大小與它們的距離平方成反比。因此，物體離地球中心的距離不同，其環繞速度(第一宇宙速度)和脫離速度(第二宇宙速度)有不同的數值。[1]

第一宇宙速度是7.8千米/秒,這樣可以繞軌道飛行,第二宇宙速度是11.2千米/秒,可以衝出地球的束縛,第三宇宙速度是16.7千米/秒,這樣可以飛出太陽系。

第一宇宙速度

7.9公里／秒

在地面上向遠處發射炮彈，炮彈速度越高飛行距離越遠，當炮

宇宙速度

彈的速度達到“7.9千米/秒”時，炮彈不再落回地面（不考慮大氣作用），而環繞地球作圓周飛行，這就是第一宇宙速度。

第一宇宙速度也是人造衛星在地面附近繞地球做“勻速圓周運動”所必須具有的速度。但是隨著高度的增加，地球引力下降，環繞地球飛行所需要的飛行速度也降低，所有航天器都是在距地面很高的大氣層外飛行，所以它們的飛行速度都比第一宇宙速度低。[1]

第二宇宙速度

宇宙速度

當物體（航天器）飛行速度達到11.2千米/秒時，就可以擺脫地球引力的束縛，飛離地球進入環繞太陽執行的軌道，不再繞地球執行。這個脫離地球引力的最小速度就是第二宇宙速度。各種行星探測器的起始飛行速度都高於第二宇宙速度。[1]

當航天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執行的人造行星，這個速度就叫做第二宇宙速度，亦稱逃逸速度。按照力學理論可以計算出第二宇宙速度V2＝11．2公里／秒。由於月球還未超出地球引力的範圍，故從地面發射探月航天器，其初始速度不小於10．848公里／秒即可。

假設在地球上將一顆質量為m的衛星發射到繞太陽運動的軌道需要的最小發射速度為V；

此時衛星繞太陽運動可認為是不受地球引力，距離地球無窮遠；

認為無窮遠處是引力勢能0勢面，並且發射速度是最小速度，則衛星剛好可以到達無窮遠處。

由動能定理得

1/2*mV^2-GMm/（R^2)=0;

這個值正好是第一宇宙速度的√2倍。

第三宇宙速度

宇宙速度

從地球起飛的航天器飛行速度達到16.7千米/秒時，就可以擺脫太陽引力的束縛，脫離太陽系進入更廣漠的宇宙空間。這個從地球起飛脫離太陽系的最低飛行速度就是第三宇宙速度。[1]

如果想使物體掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去，必須使它的速度等於或者大於16.7千米/秒，即第三宇宙速度。

從地球表面發射航天器，飛出太陽系，到浩瀚的銀河系中漫遊所需要的最小速度，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公里／秒。需要注意的是，這是選擇航天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公里／秒了。可以說，航天器的速度是掙脫地球乃至太陽引力的惟一要素，目前只有火箭才能突破該宇宙速度。

第四宇宙速度

是指在地球上發射的物體擺脫銀河系引力束縛，飛出銀河系所需的最小初始速度。但由於人們尚未知道銀河系的準確大小與質量，因此只能粗略估算，其數值在110~120千米／秒之間。而實際上，仍然沒有航天器能夠達到這個速度。而事實上，宇宙速度的概念是發射航天器的初速度，也就是一次性給予航天器所需要的所有動能。如果不這樣，比如說地球上發射火箭，火箭的初速度無法達到第一宇宙速度，但是隻要它有不斷的動力，也可以進入外太空。[1]

物體達到11.2千米/秒的運動速度時能擺脫地球引力的束縛。在擺脫地球束縛的過程中，在地球引力的作用下它並不是直線飛離地球，而是按拋物線飛行。脫離地球引力後在太陽引力作用下繞太陽執行。若要擺脫太陽引力的束縛飛出太陽系，物體的運動速度必須達到16.7千/秒。那時將按雙曲線軌跡飛離地球，而相對太陽來說它將沿拋物線飛離太陽。

人類的航天活動，並不是一味地要逃離地球。特別是當前的應用航天器，需要繞地球飛行，即讓航天器作圓周運動。我們知道，必須始終有一個與離心力大小相等，方向相反的力作用在航天器上。在這裡，我們正好可以利用地球的引力。因為地球對物體的引力，正好與物體作曲線運動的離心力方向相反。經過計算，在地面上，物體的運動速度達到7.9千米/秒時，它所產生的離心力，下好與地球對它的引力相等。這個速度被稱為環繞速度。

上述使物體繞地球作圓周運動的速度被稱為第一宇宙速度；擺脫地球引力束縛，飛離地球的速度叫第二宇宙速度；而擺脫太陽引力束縛，飛出太陽系的速度叫第三宇宙速度。根據萬有引力定律，兩個物體之間引力的大小與它們的距離平方成反比。因此，物體離地球中心的距離不同，其環繞速度(第一宇宙速主)和脫離速度(第二宇宙速度)有不同的數值。

第五宇宙速度

約1500--2250千米/秒

第五宇宙速度指的是航天器從地球發射，飛出本星系群的最小速度大小，由於本星系群的半徑、質量均未有足夠精確的資料，所以無法估計資料大小。目前科學家估計大概有50--100億光年，照這樣算，應該需要1500--2250km/S的速度才能飛離，但這個速度以人類目前的科學發展水平，至少要幾百年才能達到，所以現在只是個幻想。[1]

第一宇宙速度：

物體所受重力=萬有引力= 航天器沿地球表面作圓周運動時向心力

　　即mg=GMm/r^2=mv^2/r

　　mg=mv^2/r

　　所以v^2=gr

　　R地=6.37*10^6m，g=9.8 m/s^2

　　v= 7.9 km/s

　　計算公式：V1=√gR(m/s)，其中g=9.8(m/s^2)，R=6.37×10^6（m)。

第二宇宙速度：

由動能定理得

　　1/2*m*v^2+(-GMm/R)=0

　　∵r→∞

　　所以GMm/r≈0

　　解得v=√（2GM/R）=11.2km/s

一般：第二宇宙速度V2等於第一宇宙速度V1乘以√2

第三宇宙速度：

以離太陽表面無窮遠處為0勢能參考面，則有

　　先不考慮地球引力

　　1/2mv（人造天體對太陽）^2+(-GMm/R)=0

　　m為人造天體的質量，R為平均日地距離，M為太陽質量

　　v=√（2GM/R）=42.2km/s

　　∵v地繞太陽=29.8km/s

　　∴v’=42.2-29.8=12.4km/s

　　設R"為地球半徑，M"為地球質量

　　又∵發射時必須克服地球引力做功

　　∴1/2mv^2-GM"m/R"=1/2mv’^2

　　∵GM"m/R"=1/2mv(宇宙第二速度)^2

　　1/2*m*v^2-1/2*mv(宇宙第二速度）^2=1/2*mv’^2

　　v=16.7km/s