第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

6 個回答
艾伯史密斯
2019-04-25

答:那是因為第三宇宙速度16.7km/s是相對於地球的,地球公轉速度30km/s是相對於太陽的。


第三宇宙速度,是指從地球表面起飛的飛行器,達到該速度後就能完全憑藉慣性逃離太陽引力,然後飛出太陽系,數值為v3=16.7km/s。

第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

如果我們考慮地球的公轉,會發現地球公轉速度大約為v=29.8km/s,該數值已經遠遠超過了第三宇宙速度,為何地球沒有逃離太陽引力呢?

其中的原因在於,這兩個速度所選的參考系不一樣,地球圍繞太陽公轉,速度大約29.8km/s,但是在地球軌道處,要想徹底逃離太陽引力,速度必須達到:

v'=√(2GM/r)=42.2km/s;

其中M為太陽質量,r為日地距離,地球公轉速度(29.8km/s)小於這個逃離速度,所以地球也就無法逃離太陽引力,這個速度是相對於太陽的。


但是第三宇宙速度是以地球為參考系,和地球公轉速度的參考系有區別;第二宇宙速度v2=11.2km/s,表示從地球表面起飛的飛行器,能完全逃離地球引力的最小速度。

第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

如果飛行器要繼續逃離太陽引力,除了達到第二宇宙速度外,還要給飛行器提供的速度為:

△v=v'-v=42.2-29.8=12.4km/s;

動能和速度的平方成正比,所以第三宇宙速度計算公式為:

v3=√(△v^2+v2^2)=√(12.4^2+11.2^2)=16.7km/s;

這個速度就是相對於地球的,之所以在數值上比地球公轉速度小,是因為地面起飛的飛行器,藉助了地球公轉速度;就如一個人站在移動的小車上,然後在前方相對於小車以一定速度跳出去,那麼人相對於地面的瞬時速度,就為小車速度加上人相對於小車的速度。

第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?


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物原爱牛毛1
2019-05-01

第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?
宇宙速度是個省略句,咱們常說的三個宇宙速度指的是從地球表面出發相對於地球的宇宙速度,宇宙空間中每一個地方和不同的對像,其宇宙速度是不同的。

在回答這個問題之前,咱們先簡單作一科普。

何為宇宙速度?

拿地球來說,第一宇宙速度又叫環繞速度,是飛行器環繞行星地球作圓周運動的最高速度,也是從地球表面發射飛行器的最小速度,這個速度公式為Ⅴ1=√GM/r,(其中G為萬有引力常數,M為地球質量,r為物體距地心距離),計算大小為7.9千米/秒。第二宇宙速度又叫逃逸速度,是飛行器從地面出發掙脫地球引力成為圍繞恆星太陽轉動的人造行星的速度,公式為V2=√2GM/r,即第一速度的√2倍,大小為11.2千米/秒。第三宇宙速度是從地面出發掙脫太陽系引力成為圍繞銀河系中心天體繞轉的人造天體的速度,利用動能定理求得其大小為16.7千米/秒,由於篇幅原因,這裡不再敘述計算過程。
第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

三個宇宙速度相應的軌道特點

第一宇宙速度為7.9千米/秒,物體以這個速度可以環繞地球表面運動,其軌道是個正圓形。大於這個速度而小於第二宇宙速度(11.2千米/秒),物體繞地球軌道就變為橢圓形,把地球作為其中的一個焦點,軌道仍然是封閉的,所以物體仍然沒有脫離地球引力。如果達到第二宇宙速度(11.2千米/秒)以上,其軌道就會變為拋物線,對於地球來說軌道就不是封閉的了,意味著物體已經脫離地球引力不再回來了,所以第二宇宙速度又叫逃逸速度,就是逃離地球,成為繞太陽轉動的行星了。如果達到第三宇宙速度16.7千米/秒以上,物體的軌道就會變為雙曲線,軌道更不是封閉的了,連太陽引力也擺脫了。

第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

從地球表面出發相對於地球的第三宇宙速度相對於太陽是多大?

上述三個宇宙速度都是從地球表面出發相對於地球的,如果從火星表面出發相對於火星,它的宇宙速度要小於地球的宇宙速度。當然地球上空的宇宙速度和地面的也是不同的。地球上的物體想脫離太陽(即第三宇宙速度)著重考慮的是地球的影響,而地球本身想脫離太陽就必須要考慮太陽的影響。我們知道地球的公轉速度為29.8千米/秒,它是相對於太陽的。16.7千米/秒的第三宇宙速度是相對於地球質心的,如果是相對於太陽,那這個第三宇宙速度就是29.8+16.7=46.5千米/秒。因此在地球軌道的位置,地球想脫離太陽,29.8千米/秒的速度顯然是不夠的。也就是說如果是相對於太陽,第三宇宙速度是大於地球公轉的速度的。所以地球是飛不出太陽系的。

地球自身從軌道出發相對於太陽的宇宙逃逸速度
第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

當然了,地球想脫離太陽,速度用不著46.5千米/秒,這是因為第三宇宙速度是地球上的物體從地球出發去掙脫太陽引力的速度,這個物體除了掙脫太陽引力,還要克服地球的引力。而地球繞著太陽轉,只需要考慮太陽引力就行,脫離太陽相當於它的逃逸速度,即是它公轉速度的√2倍,也就是29.8x√2≈42.13千米/秒。也就是說地球想飛離太陽系,其相對太陽的速度必須達到42.13千米/秒才行

由此也看出,即使同一位置(都是地球軌道),但逃離環境和逃離對像不同(地球和地球上的物體),其宇宙速度也是不同的。

星辰大海路上的种花家
2019-04-26

第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

也許很多朋友心中都有一個疑問,地球公轉速度即使查不到,也能計算出來,因為根據地球距離太陽的距離和公轉一週的時間,就可求出公轉速度大約為30千米/秒,但第三宇宙速度明確告訴我們只需要16.7千米/秒即可逃離太陽系!那我們地球為什麼還沒有脫離軌道呢?第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

一、什麼是第一宇宙速度?

簡單的理解就是航天器繞行地球飛行產生的離心作用與地球引力相等的速度!狹義上的第一宇宙速度是在地球表面計算的,但廣義上的第一宇宙速度可以引申到距離天體的任意位置!

第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?當然很明顯,距離越遠,那麼它的“第一宇宙速度”就越低,直到有一個位置用步行的速度就能脫離地球引力!

二、地球的30千米/秒是什麼速度?

第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

從廣義的第一宇宙速度來看,30千米/秒左右的速度僅僅只能讓地球一直保持在軌道上公轉,簡單的說就是距離太陽1.5億千米處的第一宇宙速度!地球以這個速度公轉時,產生的離心力與太陽對它的引力平衡!甚至我們可以代入公式計算下這個位置的第一宇宙速度!

第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

G為萬有引力常數,M為太陽質量(單位:千克),r為地球公轉軌道直徑(單位:米),如果您有興趣不妨計算下!其實準確的數字應該是29.8千米/秒左右!

三、太陽的逃逸速度

我們剛剛瞭解了太陽的第一宇宙速度(環繞速度),那麼太陽在地球軌道上的逃逸速度是哪個呢?就是太陽(地球軌道上)的第二宇宙速度,計算方式如下:

第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

如果您比較好奇用這個公式計算出來速度大約為42.2千米/秒,大概超出29.8千米的速度約12.4千米左右!

四、為什麼地球上需要16千米/秒才能從太陽系逃逸呢?

因為它需要同時脫離地球和太陽兩個天體,那麼我需要計算下地球的逃逸速度,根據第二宇宙速度計算大約為11.2千米/秒左右,那麼同時脫離兩者的速度為:

v=√11.2^2+12.4^2=16.7千米/秒!

這個速度已經超過了地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度,因此我們將這個速度成為第三宇宙速度!不過準確的說,從地球上直接飛出太陽系的速度為29.8+16.7=46.5千米/秒!

因為29.8千米/秒是地球公轉所賦予的,地球是我們的母星,所以我們在脫離太陽系時一般都是以地球為參考系,我們就自然的將本身運動的速度給忽略了!

這比方從一輛高速行駛的汽車上跳出的話,這個距離明顯是會增加的!

zk309abc
2019-05-01

第三宇宙速度是相對地球的,利用物理公式可以算出在地球軌道上,物體飛出太陽系(即以拋物線軌跡離開太陽)時相對於太陽的速度是46.7km/s,由於地球繞太陽的公轉速度是30km/s,所以只要發射的物體相對於地球有16.7km/s的速度且沿著與地球公轉方向相同(自西向東),該相對太陽的速度就能達到46.7km/s,從而飛出太陽系。至於地球為什麼不能飛出太陽系,或物體向西發射需要多大的速度才能飛出太陽系,你自己去考慮吧。

你看我好像一条狗
2019-04-26

誰說地球飛不出太陽系?

你讓太陽引力突然消失一下試試……

地球一定沿著公轉軌道的切線以30km/s的速度逃離太陽系


第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?
海阔天丰3
2019-04-26

張冠李戴顯無知!!!

你有1000萬元,我有1萬元,我為什麼買不起BMW啊。


第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?
第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?
第三宇宙是16公里多,地球速度是30多公里,地球為啥飛不出太陽系?

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