你还记得我们在高中物理中学到的三种宇宙速度吗?
如果你还记得的话~
那你肯定是优等生啦~你背这些没用的东西干嘛~~哇哈哈~
今天我就给大家讲讲关于宇宙速度的一些知识。
假设在宇宙的边界之外还存在着其他世界……那么逃离宇宙,到达另一个世界,需要的最小速度是多少呢?
第六宇宙速度的概念诞生了~~~
当航天器以此速度从地球发射时,它可以摆脱整个宇宙的引力。由于宇宙的总质量尚未精确测量,因此没有准确的值。
※ 在讲第六速度之前,小新先来复习一下宇宙速度的定义。
宇宙速度
宇宙速度是指物体达到11.2公里/秒时就能摆脱地球引力的作用的速度。
在摆脱地球束缚的过程中,在地球引力的影响下,它并不是直线飞离地球,而是曲线飞行,摆脱地球引力之后,在太阳引力的影响下,绕太阳公转,在太阳系中,物体的运动速度要达到16.7公里/秒,这时候第一宇宙速度推导,它会以双曲线的轨迹飞离地球,而相对于太阳,它会沿着抛物线飞离太阳。
V1 第一宇宙速度
众所周知,第一宇宙速度是指物体在接近地球表面做圆周运动的速度(也是人造卫星的最小发射速度和最大轨道速度)。
假设一颗炮弹从地面远处发射,炮弹的速度越高,飞得越远。当炮弹达到7.91公里/秒时,它就不再回落地面(忽略大气层的影响),而是绕着地球飞行一圈,这就是第一宇宙速度。随着高度的增加,地球引力减小,绕地球飞行所需的速度也减小。所有航天器都是在大气层外高空飞行,所以它们的飞行速度都高于第一宇宙速度。1.宇宙速度低。
人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须的速度。
第一宇宙速度(V1)是航天器沿地球表面作圆周运动时必须具有的速度,又称轨道速度。根据力学理论可计算出V1为7.91公里/秒。航天器在高空时,地面的重力比地面小,所以它的速度比V1略小。人造卫星要绕地球运行,必须达到第一宇宙速度,并小于第二宇宙速度。速度计算公式为v1=√gR(m/s),其中g=9.8(m/s2),R=6.4×10∧6(m)。
需要强调的是,第一宇宙速度有两层含义,它既是航天器发射时的最小初速度,也是航天器绕地球飞行(圆周运动)时的最大轨道速度。
V2 第二宇宙速度
第二宇宙速度是指物体完全摆脱地球引力,飞离地球所需要的最小初速度。
当航天器超过第一宇宙速度V1,达到一定值时,就会脱离地球引力场,成为一颗围绕太阳运转的人造行星,这个速度就叫第二宇宙速度,又称逃逸速度,根据力学理论可以计算出第二宇宙速度V2=11.18公里/秒。由于月球还未超出地球引力范围,因此从地面发射的月球探测航天器的初速度应该不小于10.848公里/秒。
假设将质量为m的物体从地球发射到绕太阳运行的轨道所需的最小发射速度为V;
此时卫星绕太阳的运动可以认为是不受力的作用,其他天体距离地球无限远;
设无穷远处为零重力势面,发射速度为最小速度,卫星刚好能到达无穷远处。
根据动能定理,我们得到
1/2*mV^2-GMm/r=0;
解该方程可得 V = √(2GM/r)
这个值正好是第一宇宙速度的√2倍。
V3 第三宇宙速度
第三宇宙速度是指从地球发射的物体摆脱太阳引力、飞出太阳系所需要的最小初速度。
根据力学理论,可以计算出第三宇宙速度V3为16.63公里/秒,需要注意的是,这是当航天器的轨道速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值;如果方向不一致,则需要的速度要大于16.63公里/秒。可以说,航天器的速度是摆脱地球乃至太阳引力的唯一因素,而能突破这一宇宙速度的也只有火箭。
第三种宇宙速度计算方法:
G*M*m/r^2 = m*(v^2)/r G为万有引力常数,M为绕转物体质量,m为绕转物体质量,r为绕转半径,v为速度。
原来v^2 = G*M/r,月球的半径约为1738公里,是地球的3/11。质量约为7350万亿吨,相当于地球质量的1/81。
月球的第一宇宙速度约为1.68km/s,根据:V^2=GM(2/r-1/a),a为人造天体轨道半长轴,a→∞,得第二宇宙速度V2=2.38km/s。
一般而言:第二宇宙速度V2等于第一宇宙速度V1乘以√2。
第三宇宙速度V3更加困难:
绕太阳运动的平均线速度为29.8公里/秒,在地球轨道上,人造天体脱离太阳引力场的脱离速度为42.1公里/秒,当与地球运动方向一致时,可以充分利用地球引力,此时人造天体脱离地球引力场后需要运动的速度只有二者之差V0=12.3公里/秒。设地球表面的发射速度为V3,分别列出二者的能量公式及合力:V3^2-V0^2=GM(2/r-2/d)其中d为地球引力半径。由于d远大于r,与2/r相比,可以忽略2/d项,由此可算出:V3=16.63km/s,即第三宇宙速度。
第三宇宙速度V3=16.63公里/秒。推导方法如下。地球绕太阳运行的速度约为30公里/秒,地球上的物体也以这个速度随地球绕太阳运行,正如物体需要摆脱地球引力一样。正如物体的最小速度等于其绕地球运行的速度乘以第三宇宙速度一样,物体要摆脱太阳引力,所需的速度也应该等于其绕太阳运行的速度乘以第三宇宙速度,也就是第三宇宙速度。人造天体绕太阳运行的速度已经有30公里/秒了,所以我们只需要在地球轨道方向上将其速度增加12.4公里/秒即可。但物体要达到这个速度,必须先摆脱地球引力。因此,除了赋予该物体第三宇宙速度(其中,m表示人类所创造的天体的质量,v表示增大后的速度12.4公里/秒)的动能外,还必须赋予它第二宇宙速度(v2表示第二宇宙速度)的动能,也就是第三宇宙速度。
设V3为第三宇宙速度(以地球为参考系),只有当人造天体的动能等于第三宇宙速度时,才能满足上述条件。
※从第四级开始,突破了人类的极限
V4 第四宇宙速度
所谓第四宇宙速度,是指从地球发射的物体,要摆脱银河系引力,飞出银河系所需的最小初速度,约为110-120km/s,这是指银河系大部分地方所需的航行速度。如果充分利用太阳系绕银河系中心的自转速度,最低航行速度可达82km/s。由于人类对银河系的了解非常有限,银河系的质量和半径都无法确定,这个数字要得到普遍认同还需要很长一段时间。
由于我们对银河系的了解仍在进行中,其确切的质量和半径尚不清楚,因此只能估计第四宇宙速度的值,大约在110-120公里/秒之间。
人类至今还未达到第四宇宙速度。
第一级宇宙速度是当物体的速度达到110-120公里/秒时,它就可以离开银河系,进入其他星系,这个速度被称为第四宇宙速度。但由于人们并不知道银河系的具体大小和质量,因此只能粗略估计,事实上没有任何航天器能达到这个速度。宇宙速度的概念也可以应用在其他日子的航天器发射上。比如要计算火星的轨道速度和逃逸速度留学之路,我们只需要把M、R、g换成火星的质量、半径和表面重力加速度就可以了,大概是110到120公里/秒。
V5 第五宇宙速度
第五宇宙速度是指从地球发射的航天器飞出这个星系团的最小速度。由于这个星系团的半径和质量没有足够精确的数据,所以无法准确知道数据的大小。科学家估计这个星系团的大小大约在500万到1000万光年,以此计算,需要1500--/s的速度才能飞出去,但以人类的科学发展水平,这个速度至少需要几百年才能达到,所以这只是一个幻想。
琐事:2000+km/s 相对于光速来说太小了。众所周知,光速是 458 km/s。然而 1973 年,澳大利亚科学家声称有一种物质可以超越光速。目前无法验证。哈哈哈
至于第六宇宙速度,是无法测量的,因为即使是第五宇宙速度,由于数据不足,也无法相对测量,以现在的科学发展很难达到,所以第六宇宙速度是无法测量的,它只是一个假象,需要人类不断的研究开发和进步,这需要我们继续努力,为科技进步做出一些伟大的贡献!
如果先不管第六宇宙速度是什么,我们来看宇宙的主要定义。在古汉语中,“宇”指天地四方,包括一切空间。“宙”指古今,包括一切时间。但现在的定义都是一样的,宇宙是一切时间和空间的整体统一。也就是说,有空间的地方就有时间,有时间的地方就有空间。
第六宇宙速度可以让宇宙飞船飞出宇宙,也就是到达一个没有时间和空间的地方。因为宇宙囊括了所有的时间和空间。但是如果要飞出宇宙,飞进太空第一宇宙速度推导,那这不是有点矛盾吗?既然有空间,就说明还在宇宙之内。上面的知识也可以解答一些关于进入太空,能够随意穿越时间的重大问题。宇宙是无限时间和空间的延伸,所以我们现在可以假设宇宙之外还存在着一些东西,这是目前物理学界对宇宙的猜测(注意是猜测)---平行宇宙论。它认为存在一个平行宇宙。假设它是真的,那么这个平行的第二宇宙就不能和我们现有的宇宙完全连通,因为这些连通还是会被归类为现有的宇宙。所以这个平行宇宙和现有的宇宙之间肯定存在一定的间隙,因为这个间隙既没有时间也没有空间,所以可以把宇宙隔开。它与宇宙分离,所以叫作虚无。
好迷茫啊~~下课了!
今天的推送好无聊啊~啊啊啊~~因为不喜欢这两天的信息。。你又没告诉我更新什么,好烧脑啊~