这个问题,其实和地球的引力有关。
在天文学中,有一句话叫做质量为王,这是由于质量越大的物体,引力也越大。
依据牛顿在1687年出书的《自然哲学的数学原理》一书中,对万有引力解说说:任何两个物体之间,都有彼此吸引力。
这个力的巨细与各个物体的质量成正比,而与他们的间隔的平方成反比。详细公式如下:
咱们之所以离不开地球,不会飞到太空中去,便是由于人与地球质量相差太悬殊。想要脱离地球,就要抵达必定的速度。
那么问题来了,速度抵达多少时,才干够飞到太空中去呢?
第一宇宙速度
牛顿从前描绘过一个场景,假设在一座高山上有一座威力巨大的大炮,那么发射出去的炮弹的速度也会足够快,足够快的炮弹就能够围绕着地球转个不断,像卫星相同围绕着地球,永久不会落下来。
牛顿的理想试验中,炮弹的速度是每秒7.9千米,这时地球的引力尽管还在起效果,但地球是圆的,物体每往下落多少米,地平线也会相应下降多少米,这样,这枚炮弹就永久不会掉下来了。(不考虑大气效果)
尽管牛顿的年代,牛顿大炮试验只存在在理论之中,但今日科学家们早已把它变为实际,人造卫星的发射,现已验证了当物体抵达每秒7.9千米时,就能够抵达必定高度,不会落入地上。后来,人们也把这个速度叫做第一宇宙速度。
第一宇宙速度和星球本身的质量有关,公式为:
看不懂也不要紧,最终推导成果为v(速度)=7.9km/s时,在不考虑大气的效果下,卫星即便中止运动,也不会掉下来,但实际中高空之中仍有淡薄大气,因而现在的人造卫星还需要燃料加快,才干确保不会掉下来,但速度远低于7.9km/s。
第二宇宙速度
尽管抵达第一宇宙速度能够确保物体不会落回地上(不考虑大气效果),但实际上还没脱离地球,物体还在地球引力的效果下,围绕着地球做圆周运动。比方人造卫星,便是在第一宇宙速度中运动。
假如想要脱离地球,其实就要脱节地球的引力。详细来说,便是用速度打败引力,因而这个速度叫做逃逸速度,也称之为第二宇宙速度。
那么,速度抵达多少,才干够脱节地球的引力呢?
科学家有核算过,当速度抵达第一宇宙速度的根号2倍,就能够脱节天体的引力捆绑了,经过核算咱们能够得知,地球的第二宇宙速度是11.2km/s。
详细核算办法如下,我们看看就行了,看不懂也不要紧。
实际上,尽管科学家核算出了这个速度,但由于地球表面的大气层比较稠密,因而很难让飞行器在地上上就抵达这个速度,所以,一般情况下是先让航天器脱离大气层(不同的大气层,气压不同),抵达空气相对淡薄的近地轨迹时,再在这时加快。这样的规划办法能够让整个飞行器愈加节省燃料。