逃逸速度为多少

逃逸速度为多少,第1张

物体达到112千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力的束缚。在摆脱地球束缚的过程中,在 地球引力的作用下它并不是直线飞离地球,而是按抛物线飞行。脱离地球引力后在太阳引力 作用下绕太阳运行。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系,物体的运动速度必须达到167千/秒。那时将按双曲线轨迹飞离地球,而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。

人类的航天活动,并不是一味地要逃离地球。特别是当前的应用航天器,需要绕地球飞行,即让航天器作圆周运动。我们知道,必须始终有一个与离心力大小相等,方向相反的力作用 在航天器上。在这里,我们正好可以利用地球的引力。因为地球对物体的引力,正好与物体 作曲线运动的离心力方向相反。经过计算,在地面上,物体的运动速度达到79千米/秒时,它所产生的离心力,下好与地球对它的引力相等。这个速度被称为环绕速度。

上述使物体绕地球作圆周运动的速度被称为第一宇宙速度;摆脱地球引力束缚,飞离地球的 速度叫第二宇宙速度;而摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系的速度叫第三宇宙速度。根据万有引力定律,两个物体之间引力的大小与它们的距离平方成反比。因此,物体离地球中心的距 离不同,其环绕速度(第一宇宙速主)和脱离速度(第二宇宙速度)有不同的数值。

假设你站在一个星球的表面。你垂直向上射出一个火箭,假设你没有射的太用力,它将上升一会,不过,因为星球引力产生的加速度将最终使它开始向下掉。如果你用足够的力量射出火箭,你将可以使它完全逃脱星球的引力。它将永远保持上升。需要使火箭刚刚好逃脱星球的引力时的速度叫“逃逸速度”。正如你想的,逃逸速度取决与星球的质量:如果一个星球的质量极其的大,这样它的引力就十分的强,逃逸速度就很高。一个较轻的星球将会有较小的逃逸速度。逃逸速度还取决于你离星球的中心有多远:你靠的越近,逃逸速度越大。地球的逃逸速度是112公里/秒,太阳的逃逸速度大约为每秒一百英里。如果一个天体的质量与表面引力竟有如此之大,逃逸速度达到了光速,该天体就是黑洞

太阳系逃逸速度是指物体完全摆脱引力束缚,飞离的话所需要的最小初始速度。

逃逸速度取决与星球的质量。如果一个星球的质量大,其引力就强,逃逸速度值就高。反之一个较轻的星球将会有较小的逃逸速度。逃逸速度还取决于物体与星球中心的距离。距离越近,逃逸速度越大。地球的逃逸速度是112公里/秒,太阳的逃逸速度为167公里/秒。如果一个天体的质量与表面引力很大,使得逃逸速度达到甚至超过了光速,该天体就是黑洞。黑洞的逃逸速度达30万千米/秒。

一物体的动能等于该物体的重力势能的大小时的该物体的速率。逃逸速度一般描述为摆脱一重力场的引力束缚飞离那重力场所需的最低速率。

“逃逸速度”这一用语可以认为是用词不当,因为它实际上是速率,而不是速度,亦即是说,它表示该物体必须运动得多快,却与运动方向无关,除了不是移向那重力场。更术语地说,逃逸速度是标量,而非向量。

逃逸速度是一个物体永久地逃离天体引力束缚的最小速度。

月球其实是有一个大气层的,它的学名为外逸层。它是如此的稀薄,以至于它的粒子很少碰撞。它稀薄的原因是月球的引力微弱不像地球那样,以至于它无法抓住在上方盘旋或从内部渗出的气体。

月球有一个所谓的外逸层。

月球岩石释放的大部分气体粒子以大于月球逃逸速度的速度向上飞去,此速度便是一个物体永久逃逸一个天体的引力场,且永远不会回来的最小速度。

现在,由于物体的重力场强度是其质量的函数,很明显,从大质量天体上逃逸更加困难。自然地,地球的逃逸速度比月球大得多,但比木星要小得多,因为木星的体积巨大,它在所有行星中拥有最高的逃逸速度。

速度对于质量的依赖会造成一个矛盾的问题:我们在向比地球更大的行星发送探测器时,探测器必须携带大量剩余的燃料,因为它所需燃料量要比它燃烧的燃料量大得多,才能起飞和逃离地球。然而,当它在旅途中携带这些额外的燃料时,它会变得更重,因此更难加速到地球的逃逸速度。

只有当物体的动能等于它的重力势能时,才能逃离质量为m的天体。以V速度运动的质量为m的物体的动能为½mv²。根据定义,这个物体的重力势能是它离天体中心距离r的函数,公式为GMm/r,其中g是引力常数,其值为667310^(-11)Nm^2kg^(-2)。将两者构建等式,我们得出:

我们可以用这个方程中m和r的不同值来确定不同天体的逃逸速度。r的影响也意味着高出天体表面的物体比在r表面上的物体更容易逃脱。这是显而易见的,因为当我们离开行星表面时,它的引力强度会降低。

最后,我们可以从方程中推断出行星的逃逸速度与物体的质量无关。这是违反直觉的,但无论是恐龙还是乌龟,它必须以112公里/秒(忽略空气阻力)的速度逃离地球!然而,加速度是质量的函数,所以即使恐龙以与乌龟相同的速度逃逸,将其加速到112公里/秒仍比将乌龟加速到同速要困难得多。

宇宙速度,是指物体从地球出发,要脱离天体重力场的四个较有代表性的初始速度的统称。

航天器按其任务的不同,需要达到这四个宇宙速度的其中一个。例如人类第一个发射成功的星际探测器月球1号就需要达到第二宇宙速度,才能摆脱地球重力。而旅行者2号则需要达到第三宇宙速度,才能离开太阳系。

宇宙速度的概念也可应用于在其他天体发射航天器的情况。例如计算火星的环绕速度和逃逸速度,只需要把公式中的M,R,g换成火星的质量、半径、表面重力加速度即可。

1WJ百科全书

2天文学名词

3 sciab

马萨诸塞大学

乔治亚州立大学

西北大学

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