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为什么达不到地球逃逸速度,我们就永远无法离开地球

时间:2018-12-13 00:55:41 浏览量:
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逃逸速度是指在星球表面垂直向上射出一物体,若初速度小于星球逃逸速度,该物体将仅上升一段距离,之后由星球引力产生的加速度将最终使其下落。如果我们不达到地球的逃逸速度,是不是就永远无法离开地球了?

为什么达不到地球逃逸速度,我们就永远无法离开地球为什么达不到地球逃逸速度,我们就永远无法离开地球

三个宇宙速度

地球的逃逸速度是指第二宇宙速度(11.2千米/秒),此外还有绕地球飞行的最低速度第一宇宙速度(7.9千米/秒)和离开太阳系的最低速度第三宇宙速度(16.7千米/秒)。

这几个速度是怎么来的呢?我们来跟着牛顿的脑洞来走一遍。这回牛顿不是被苹果砸,而是在玩丢石头。我们都知道地球是一个球体,那么我在地球表面仍一块石头,用的力最大,石头就会仍得越远,然后我们假设我们不停的加大仍石头的力(也就是加大石头被扔的时候的初速度),那么石头会被仍得越来越远直到无限远么?

当然不会,怎么可能无限远呢,地球是一个球体,是有半径的,所以当你的速度达到一定的时候,你石头下落的那个弧度刚好跟地球本身的弧度一样了,这样我们从上帝视角看起来就是石头一直在似乎跟地面平行的飞,掉不下来了,这就是第一宇宙速度(7.9千米/秒),是所有航天器想围着地球飞的最低速度。

然后我们继续增加石头的初速度,那么总有一个时候我们石头会因为太快直接从地球表面飞了出去,地球的引力已经无法束缚它了,这就是地球的逃逸速度,也就是第二宇宙速度11.2千米/秒)。

低速航天

2.jpg为什么达不到地球逃逸速度,我们就永远无法离开地球

从上面的过程中我们可以再次清醒的看到,到底什么才是地球的逃逸速度?是你给了一个初速度然后就不管它了,它还能脱离地球引力的速度。这是重点:不是说我低于这个逃逸速度就无法离开地球了,而是,如果低于这个逃逸速度,在没有任何其他动力的情况下,它无法靠着惯性运动逃离地球。

我们把石头扔出去之后就没管石头了,这样才推导出了那几个宇宙速度,如果我们把石头扔出去了以后依然可以给石头动力呢?

假设我们有一辆飞船竖立在地面上,我们就让这个飞船以1米/秒的龟速垂直地面往上飞,那么它最终能不能离开地球呢?

当然可以!它一直以1米/秒的速度远离地球,当然到了某个时候它就脱离地球的引力范围了,这就是所谓的低速航天,单凭逃逸速度是困不住文明的。

3.jpg为什么达不到地球逃逸速度,我们就永远无法离开地球

为什么石头要至少以第二宇宙速度(11.2千米/秒)的速度被扔出,它才能逃离地球,而我的飞船可以以1米/秒的速度离开地球呢?石头被扔出去以后就没人管它了,它就那样在地球的引力场里做惯性运动了(不消耗任何燃料),但是我们的飞船在起飞之后一直不停的在消耗燃料,通过消耗燃料维持这个速度对抗地球的引力(不然地球的引力会让你立马减速到0然后掉下来),这些燃料不是白烧的啊。

所以,不要有这样的概念,不要觉得至少要到达地球的逃逸速度(11.2千米/秒)才能逃离地球,这种逃离指的是没有任何燃料助推,纯凭惯性就可以逃离地球的情况。当然,这样做明显可以节省不少能量。

不过,低速航天也不是万能的,并不是所有的引力场你都能通过低速航天从中逃逸,比如黑洞,黑洞确实可以将高速的光和低速的飞船都困住,有动力都不行,只不过原因可能跟很多人的想法有点出入。

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编辑:时雨
关键词: 逃逸速度
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