公共基礎(chǔ)知識(shí)之宇宙速度

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　　一、宇宙速度的概念

　　宇宙速度是指物體達(dá)到11.2千米/秒的運(yùn)動(dòng)速度時(shí)能擺脫地球引力束縛的一種速度。在擺脫地球束縛的過(guò)程中，在地球引力的作用下它并不是直線飛離地球，而是按曲線飛行。脫離地球引力后在太陽(yáng)引力作用下繞太陽(yáng)運(yùn)行。若要擺脫太陽(yáng)引力的束縛飛出太陽(yáng)系，物體的運(yùn)動(dòng)速度必須達(dá)到16.7千米/秒。那時(shí)將按雙曲線軌跡飛離地球，而相對(duì)太陽(yáng)來(lái)說(shuō)它將沿拋物線飛離太陽(yáng)。

　　二、宇宙速度的分類(lèi)

　　宇宙速度是物體從地球出發(fā)，在天體的重力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，五個(gè)較有代表性的初始速度的統(tǒng)稱(chēng)。航天器按其任務(wù)的不同，需要達(dá)到這五個(gè)宇宙速度的其中一個(gè)。

　　(1)第一宇宙速度

　　(又稱(chēng)環(huán)繞速度)：是指物體緊貼地球表面作圓周運(yùn)動(dòng)的速度(也是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度)。大小為7.9km/s。

　　(2)第二宇宙速度

　　(又稱(chēng)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。

　　(3)第三宇宙速度

　　(又稱(chēng)逃逸速度)：是指在地球上發(fā)射的物體擺脫太陽(yáng)引力束縛，飛出太陽(yáng)系所需的最小初始速度。其大小為16.7km/s。

　　環(huán)繞速度和逃逸速度也可應(yīng)用于其他天體。例如計(jì)算火星的環(huán)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(zhì)量、半徑、表面重力加速度即可。

　　(4)第四宇宙速度

　　所謂第四宇宙速度，是指在地球上發(fā)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，約為110—120km/s，指在銀河內(nèi)絕大部分地方所需要的航行速度。由于人類(lèi)對(duì)銀河系所知甚少，這個(gè)數(shù)字還需要很久才能形成公論。目前根本無(wú)法得出第四宇宙速度，原因是對(duì)于銀心的質(zhì)量以及半徑等無(wú)法取值。

　　(5)第五宇宙速度

　　第五宇宙速度指航天器從地球發(fā)射，飛出本星系群的最小速度大小，由于本星系群的半徑、質(zhì)量均未有足夠精確的數(shù)據(jù)，所以無(wú)法準(zhǔn)確得知數(shù)據(jù)大小。目前科學(xué)家估計(jì)本星系群大概有500—1000萬(wàn)光年，照這樣算，應(yīng)該需要1500—2250km/S的速度才能飛離，以目前的科學(xué)發(fā)展水平，至少要幾百年才能達(dá)到，所以現(xiàn)在只是個(gè)幻想。

　　三、例題

　　【例】關(guān)于宇宙速度，下列說(shuō)法不正確的是：

　　A.低于第一宇宙速度的物體無(wú)法離開(kāi)地球

　　B.“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星的最小發(fā)射速度應(yīng)達(dá)到第二宇宙速度

　　C.美國(guó)發(fā)射的“旅行者一號(hào)”太空探測(cè)器正以逃逸速度飛離太陽(yáng)系

　　D.“好奇號(hào)”火星探測(cè)器需要達(dá)到能夠擺脫地球引力束縛的脫離速度

　　【答案】B。

　　解析：人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，叫第一宇宙速度。當(dāng)物體完全擺脫地球引力束縛，飛離地球時(shí)所需要的最小初始速度叫第二宇宙速度。氣象衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，所謂地球同步衛(wèi)星是指與地球自轉(zhuǎn)同步，相對(duì)于地面靜止的人造衛(wèi)星，它并沒(méi)有完全擺脫地球引力。故本題答案為B。

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