來(lái)源:hao123百家號(hào) 時(shí)間:2022-03-15 19:42:31
我們會(huì)經(jīng)常提起第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度,卻很少提及第四宇宙速度。為什么很少有人提及第四宇宙速度呢?
所謂的第四宇宙速度指的是在地球上發(fā)射的物體要擺脫銀河系的引力束縛,飛出銀河系需要具備的最小初始速度。我們且不管第四宇宙速度有多快,單單就銀河系的廣度而言,我們要飛出銀河系是不現(xiàn)實(shí)的。所以第四宇宙速度就顯得有些多余了,提不提也沒(méi)啥意思。
什么是宇宙速度呢?簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō),就是我們乘坐宇宙飛船完成這次遙遠(yuǎn)的星際旅行需要具備的4個(gè)有代表性的初始速度。除了第四宇宙速度,第一宇宙速度,第二宇宙速度和第三宇宙速度我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)當(dāng)中已經(jīng)應(yīng)用到了。
第一宇宙速度又叫作環(huán)繞速度。它指的是在地球上發(fā)射的物體環(huán)繞地球飛行做圓周運(yùn)動(dòng)而不掉落地面上所需要的最小初始速度。這個(gè)速度是每秒鐘7.9千米/秒。我們對(duì)第一宇宙速度的應(yīng)用是非常多的。我們把人造衛(wèi)星和空間站送到太空中,環(huán)繞地球飛行不掉下來(lái),第一宇宙速度就是航天器需要達(dá)到的最低速度。
當(dāng)我們打算離開(kāi)地球到太陽(yáng)系中的其他星球上時(shí),就需要更快的速度來(lái)擺脫地球引力的束縛。這時(shí)宇宙飛船需要具備的最低速度就是第二宇宙速度了。第二宇宙速度是11.2千米/秒。例如,我們的天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器要從地球飛到火星那里,需要具備的最低速度就是第二宇宙速度。
第二宇宙速度也叫作逃逸速度。不同星球上的逃逸速度是不同的。假如有一天人類(lèi)登陸火星了,我們從火星上返回地球時(shí)就要擺脫火星引力的束縛。由于火星比地球小,所以火星的逃逸速度要比地球逃逸速度小?;鹦堑奶右菟俣仁?千米/秒。因此只考慮速度因素,宇宙飛船離開(kāi)火星比離開(kāi)地球容易得多。
未來(lái)人類(lèi)開(kāi)啟太空時(shí)代,人類(lèi)或許會(huì)在太陽(yáng)系內(nèi)的各個(gè)星球上來(lái)回穿梭。每個(gè)星球的逃逸速度就是圈起來(lái)必考的重點(diǎn)題??!
如果我們?cè)谔?yáng)系呆膩了,想要離開(kāi)太陽(yáng)系到銀河系內(nèi)的其它恒星那里,我們就要需要更快的速度來(lái)擺脫太陽(yáng)的引力束縛了。這就是第三宇宙速度。從地球上出發(fā),第三宇宙速度是16.7千米/秒。宇宙飛船只要達(dá)到了這個(gè)速度,它飛出太陽(yáng)系就是遲早的事情了。
為什么說(shuō)宇宙飛船飛出太陽(yáng)系是遲早的事情?第三宇宙速度每秒鐘16.7千米,也就是每小時(shí)60120千米。以這樣的速度只需要40分鐘就可以繞地球赤道一周。第三宇宙速度和我們?nèi)粘I钪械囊苿?dòng)速度來(lái)比,無(wú)疑是非??斓?。但是它和太陽(yáng)系比起來(lái)那只能是“呵呵”了。
太陽(yáng)系有多大?目前科學(xué)家認(rèn)為太陽(yáng)系的半徑范圍至少有1光年。目前離開(kāi)地球最遠(yuǎn)的太空探測(cè)器,旅行者1號(hào)的飛行速度達(dá)到了17.062千米。這個(gè)速度已經(jīng)超過(guò)了第三宇宙速度。旅行者1號(hào)探測(cè)器已經(jīng)具備了飛出太陽(yáng)系的能力了。可是,它以這樣的速度飛出太陽(yáng)系得需要大約17500年的時(shí)間。所以我們只能說(shuō),達(dá)到了第三宇宙速度,宇宙飛船飛船太陽(yáng)系是遲早的事情。
宇宙飛船有大把的時(shí)間可以飛下去,我們?nèi)祟?lèi)就不行了,誰(shuí)能夠活那么久?
那么第四宇宙速度有多快呢?一些資料上說(shuō)是120千米/秒;一些資料上說(shuō)是大于525千米/秒。第四宇宙速度怎么會(huì)有這么大的差距呢?這是因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在還無(wú)法知道銀河系的準(zhǔn)確大小和質(zhì)量。因此,第四宇宙速度只能是一個(gè)粗略的估算。
科學(xué)家估計(jì)銀河系的直徑至少有10萬(wàn)光年。太陽(yáng)距離銀河系中心大約2.64萬(wàn)光年。以此計(jì)算,我們距離銀河系銀盤(pán)的邊緣大約2.36萬(wàn)光年。假如我們以一些資料上說(shuō)的以525千米/秒的速度飛出銀河系需要多久呢?答案是需要大約1360萬(wàn)年。這可真是要飛到地老天荒的節(jié)奏??!
更何況,目前我們?nèi)祟?lèi)發(fā)射到太空中的探測(cè)器連120千米/秒還沒(méi)有達(dá)到呢?所以第四宇宙速度對(duì)于我們來(lái)講沒(méi)有多大意義。
400多年以前,英國(guó)物理學(xué)家牛頓說(shuō),在高山上架起一門(mén)大炮,只要這門(mén)大炮的威力足夠大,炮彈的速度足夠快,炮彈就可以圍繞地球不停地轉(zhuǎn)而不會(huì)掉到地面上。這就是著名的“牛頓大炮”的設(shè)想。牛頓以此推算出了第一宇宙速度為7.9千米/秒。
在那個(gè)還以馬車(chē)為交通工具的年代,每秒鐘7.9千米的速度簡(jiǎn)直就是天方夜譚,不可能實(shí)現(xiàn)的。然而時(shí)間僅僅過(guò)去了400年,科學(xué)就把不可能變成了現(xiàn)實(shí),把衛(wèi)星送上了天。所以,有沒(méi)有這種可能呢?未來(lái)人類(lèi)可以達(dá)到遠(yuǎn)超第四宇宙速度的速度,可以輕松地穿行于整個(gè)銀河系呢!
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