天文 > 三大宇宙速度
目錄
定義
　　從研究兩個質點在萬有引力作用下的運動規律出發，人們通常把航天器達到環繞地球、脫離地球和飛出太陽係所需要的最小速度，分別稱為第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。
第一宇宙速度（v1）
　　航天器沿地球表面作圓周運動時必須具備的速度，也叫環繞速度。按照力學理論可以計算出v1＝7．9公裏／秒。航天器在距離地面表面數百公裏以上的高空運行，地面對航天器引力比在地面時要小，故其速度也略小於v1。
第二宇宙速度（v2）
　　當航天器超過第一宇宙速度v1達到一定值時，它就會脫離地球的引力場而成為圍繞太陽運行的人造行星，這個速度就叫做第二宇宙速度，亦稱逃逸速度。按照力學理論可以計算出第二宇宙速度v2＝11．2公裏／秒。由於月球還未超出地球引力的範圍，故從地面發射探月航天器，其初始速度不小於10．848公裏／秒即可。
第三宇宙速度（v3）
　　從地球表面發射航天器，飛出太陽係，到浩瀚的銀河係中漫遊所需要的最小速度，就叫做第三宇宙速度。按照力學理論可以計算出第三宇宙速度v3＝16．7公裏／秒。需要註意的是，這是選擇航天器入軌速度與地球公轉速度方向一致時計算出的v3值；如果方向不一致，所需速度就要大於16．7公裏／秒了。可以說，航天器的速度是掙脫地球乃至太陽引力的惟一要素，目前衹有火箭才能突破該宇宙速度。
三大宇宙速度計算
　　第一宇宙速度:在以地球為半徑的軌道上運行的速度，萬有引力=嚮心力，gm/r^2=v^2/2
　　第二宇宙速度:能脫離地球引力到達無窮遠處的最小速度,此時在無窮遠處總能量為零,根據機械能守恆1/2v^2(動能)-gm/r(勢能,是負的)=0
　　第三宇宙速度:能脫離太陽的引力到達無窮遠處的最小速度,這樣衹需把第二宇宙速度方程中地球的質量換成太陽的質量,地球半徑換成地球公轉軌道半徑就行了,但不同的是,解出速度後,還要再減去地球的公轉速度纔是最終的第三宇宙速度,因為地球的公轉已經提供了一定的動能了,況且發射速度都是相對於地球來說的。
　　註：上面的方程中m（發射體的質量）都已經約去，所以像1/2v^2並不是真正的動能表達式，衹是為了說明這個式子的物理意義。還有，第一第二宇宙速度的表達式中gm可以用gr^2來代換，這樣就不必知道地球的質量了，地球半徑為6400km。
包含詞
三大宇宙速度計算