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摆脱地球引力飞离地球,真的需要达到第一宇宙速度吗?我们被骗了这么多年

隨著人類科技的發展, 人類制造的飛機速度越來越快, 目前人類速度最快的飛機是由美國“黑鳥”偵察機保持, 這款外形科幻的偵察機速度高達3馬赫, 速度接近4000公里每小時。 即使是這樣, 作為人類飛行速度最快的飛機, 最尷尬的事情就是依然被地球的引力所束縛, 只能在地球的大氣層下面飛行, 無法飛出地球。 很多人覺得飛機之所以飛不出地球, 除了空氣因素以外, 還有一種重要原因就是因為飛機的速度達不到第一宇宙速度, 那么問題來了, 一個問題飛出地球真的需要達到第一宇宙速度嗎?


“黑鳥”偵察機速度高達3馬赫, 即使這樣, 也飛不出地球

首先我們需要了解一下宇宙速度, 所謂的宇宙速度就是根據牛頓的萬有引力定律所推測出的一個逃離天體的速度理論值, 根據天體的引力大小分為第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度和第四宇宙速度, 其中第一宇宙速度是相對于地球引力而言的, 第一宇宙速度的理論值為7.8km/秒, 也就是時速為2.8萬km/小時, 這個速度雖然可以飛到太空, 但是還不能完全脫離地球, 只能在地球引力范圍內做圓周運動, 因此也叫做環繞速度。 那么要逃離地球怎么辦?那么就必須達到第二宇宙速度, 第二宇宙速度為11.2km/秒, 只有這個速度才能夠擺脫地球引力直接飛離地球, 第三宇宙速度(16.7km/秒)、第四宇宙速度(525km/秒),分別是用來擺脫太陽系、銀河系用的。


火箭在起飛階段是垂直升空的


之后火箭會不斷的進行變軌, 知道與地球呈水平狀態

也許可能會有人會感到很疑惑, 在我們日常生活中, 我們也能夠感受到地球引力的存在, 但是給人的感覺是, 地球的引力不算很大啊, 就像一個人只要輕輕一跳就可以擺脫地球引力, 飛到一定的高度, 而像戰斗機這種速度極快的飛行器, 如果不是受到燃料的限制, 依然可以飛入太空, 這就是很多人的究竟所在。 明明地球引力根本不是很大, 為什么飛出地球還需要如此快的第一宇宙速度(7.8km/秒), 而飛離地球更是要達到第二宇宙速度(11.2km/秒), 其實這就涉及到物體的上升的角度和動力持續性了。


理論上來說, 戰斗機可以飛出地球, 只要燃料充足和不受其他因素干擾


理論上來說, 鳥類也可以飛出地球, 只要不感覺累和受其他因素干擾

首先來看看物體上升的角度, 不知道大家有沒有仔細觀察過電視上的火箭發射, 當火箭發射初始階段, 火箭是垂直上升的, 但是當火箭上升到一定的高度的時候, 就會慢慢偏斜, 直到與地球形成水平方向, 為什么會出現這種情況呢?因為當航天器以水平的方向發射, 達到一定的速度, 就可以在不消耗動力的前提下做圓周運動。 在這里有兩個關鍵詞:水平方向和不消耗動力。 要知道目前人類制造的任何飛行器動力都是有限的, 當使用到一定的階段的時候,

就需要補充燃料, 但是在太空中怎么補充燃料呢?所以人類只能依靠地球的引力和飛船初始速度(第一宇宙速度)的慣性力, 兩個力的作用下持續運轉。 而當飛船的水平速度達到第二宇宙速度(11.2km/秒), 飛船才有可能在沒有后續動力補給的情況下, 慢慢飛離地球。 所以這里究竟的是沒有后續動力補給。


太空中的空間站依靠地球引力和本身慣性力繞地球飛行, 不用動力


太空中的空間站依靠地球引力和本身慣性力繞地球飛行, 不用動力

如果不滿足水平方向飛行和不消耗動力這兩個條件, 那么是無法進入太空, 更不用說擺脫地球引力飛離地球, 舉個例子, 如果向上垂直拋一個物體, 它的初始速度高于第一宇宙速度,

甚至高于第二宇宙速度, 它能夠進入太空嗎?不能, 因為它是的運動方向是垂直向上的, 不是水平飛行, 根據“豎直上拋”公式h(垂直高度)=v2(初速度)/g(重力加速度), 即使一個物體達到30km/每秒, 那么它的高度也只有9萬公里, 30km/每秒已經超過第三宇宙速度了, 僅僅是地球到月球距離的四分之一。 而第三宇宙速度理論上是可以飛出太陽系, 而這又與月球被地球引力束縛相矛盾了。


月球離地球那么遠, 依然受到地球引起束縛


無限動力的飛船可以自由進去地球

那么還有另外一種情況, 就是一個物體有無限動力, 然后做垂直向上運動, 那么是否可以最終飛離地球呢?答案是:可以。 但是這里的前提是必須是無限動力, 比如讓人類未來研制出了一款有著無限動力的宇宙飛船, 那么所謂的“宇宙速度”都會形同虛設,因為飛船動力無限,即使它以1秒每秒的速度,慢慢垂直上升,那么它也是可以進入太空,甚至直接擺脫地球引力飛離地球的,只不過是時間的早晚而已,只要動力不消失,那么就不會再被地球的引力吸回來,一種往宇宙的深處進發。如果真的能夠研制出這樣的無限動力飛船,那么就不在需要達到第一宇宙、第二宇宙速度了,隨便一個速度都可以飛離地球了。

那么所謂的“宇宙速度”都會形同虛設,因為飛船動力無限,即使它以1秒每秒的速度,慢慢垂直上升,那么它也是可以進入太空,甚至直接擺脫地球引力飛離地球的,只不過是時間的早晚而已,只要動力不消失,那么就不會再被地球的引力吸回來,一種往宇宙的深處進發。如果真的能夠研制出這樣的無限動力飛船,那么就不在需要達到第一宇宙、第二宇宙速度了,隨便一個速度都可以飛離地球了。

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