第三宇宙速度
谈及宇宙速度,我们首先要了解何为它。从地球出发,宇宙速度指的是航天器在宇宙空间中的运动速度。它分为三个不同的层次,也就是我们常常提及的三个宇宙速度。每一个速度对应着不同的轨道特性和航天目标。
我们简单了解一下这三个宇宙速度的基本定义。第一宇宙速度,也称为环绕速度,是航天器围绕地球做圆周运动的最大速度,也是发射航天器离开地球表面的最小速度。第二宇宙速度,又被称为逃逸速度,是指航天器挣脱地球引力,成为绕太阳运转的人造行星的速度。第三宇宙速度则是航天器脱离太阳系引力,围绕银河系中心天体运行的最小速度。每个速度都有其特定的物理公式和数值。
那么,这些宇宙速度的轨道特点是什么呢?第一宇宙速度的轨道是完美的圆形,物体以这个速度绕地球运行。当速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间时,轨道变为椭圆,地球是其中的一个焦点。达到第二宇宙速度时,轨道变为抛物线,这意味着物体已经脱离地球引力。而达到第三宇宙速度时,物体的轨道是双曲线,连太阳的引力也能摆脱。
如果从地球表面出发相对于地球谈论第三宇宙速度,它是指航天器脱离太阳的最小速度。如果从其他星球如火星出发,其宇宙速度会有所不同。地球上的宇宙速度和地面上的也会有所不同。地球想脱离太阳的速度不仅仅是地球上的物体挣脱太阳引力的速度,还要考虑地球自身的公转速度和太阳的影响。我们知道地球的公转速度是29.8千米/秒,而第三宇宙速度是相对于地球质心的16.7千米/秒。所以相对于太阳而言,地球想脱离太阳的速度要大于其公转速度。这意味着地球目前无法飞出太阳系。但是地球想脱离太阳的相对速度并不需要达到第三宇宙速度的数值,而是其逃逸速度,也就是公转速度的根号二倍左右。也就是说地球想飞离太阳系的速度必须达到大约42千米/秒才行。这也说明了即使是同一位置(都是地球轨道),但逃离环境和逃离对象不同(地球和地球上的物体),其宇宙速度也是不同的。宇宙之奥秘真是令人着迷又难以捉摸啊!