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足以讓宇宙飛船飛出銀河系,第四宇宙速度有多快?為何很少被提起
2023/11/25

我們會經常提起第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度,卻很少提及第四宇宙速度。為什麼很少有人提及第四宇宙速度呢?所謂的第四宇宙速度指的是在地球上發射的物體要擺脫銀河系的引力束縛,飛出銀河系需要具備的最小初始速度。

宇宙飛船

我們且不管第四宇宙速度有多快,單單就銀河系的廣度而言,我們要飛出銀河系是不現實的。所以第四宇宙速度就顯得有些多余了,提不提也沒啥意思。

什麼是宇宙速度呢?簡單地來說,就是我們乘坐宇宙飛船完成這次遙遠的星際旅行需要具備的4個有代表性的初始速度。除了第四宇宙速度,第一宇宙速度,第二宇宙速度和第三宇宙速度我們在現實當中已經應用到了。

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地球上空的人造衛星

第一宇宙速度又叫做環繞速度。它指的是在地球上發射的物體環繞地球飛行做圓周運動而不掉落地面上所需要的最小初始速度。這個速度是每秒鐘7.9千米/秒。我們對第一宇宙速度的應用是非常多的。我們把人造衛星和空間站送到太空中,環繞地球飛行不掉下來,第一宇宙速度就是航天器需要達到的最低速度。

當我們打算離開地球到太陽系中的其他星球上時,就需要更快的速度來擺脫地球引力的束縛。這時宇宙飛船需要具備的最低速度就是第二宇宙速度了。第二宇宙速度是11.2千米/秒。例如,我們的天問一號火星探測器要從地球飛到火星那里,需要具備的最低速度就是第二宇宙速度。

飛往火星的探測器

第二宇宙速度也叫做逃逸速度。不同星球上的逃逸速度是不同的。

假如有一天人類登陸火星了,我們從火星上返回地球時就要擺脫火星引力的束縛。由于火星比地球小,所以火星的逃逸速度要比地球逃逸速度小。火星的逃逸速度是5千米/秒。因此只考慮速度因素,宇宙飛船離開火星比離開地球容易得多。

未來人類開啟太空時代,人類或許會在太陽系內的各個星球上來回穿梭。每個星球的逃逸速度就是圈起來必考的重點題啊!

宇宙速度

如果我們在太陽系呆膩了,想要離開太陽系到銀河系內的其它恒星那里,我們就要需要更快的速度來擺脫太陽的引力束縛了。這就是第三宇宙速度。從地球上出發,第三宇宙速度是16.7千米/秒。宇宙飛船只要達到了這個速度,它飛出太陽系就是遲早的事情了。

為什麼說宇宙飛船飛出太陽系是遲早的事情?第三宇宙速度每秒鐘16.7千米,也就是每小時60120千米。

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以這樣的速度只需要40分鐘就可以繞地球赤道一周。第三宇宙速度和我們日常生活中的移動速度來比,無疑是非常快的。但是它和太陽系比起來那只能是「呵呵」了。

離開太陽系的旅行者1號

太陽系有多大?目前科學家認為太陽系的半徑范圍至少有1光年。目前離開地球最遠的太空探測器,旅行者1號的飛行速度達到了17.062千米。這個速度已經超過了第三宇宙速度。旅行者1號探測器已經具備了飛出太陽系的能力了。可是,它以這樣的速度飛出太陽系得需要大約17500年的時間。所以我們只能說,達到了第三宇宙速度,宇宙飛船飛出太陽系是遲早的事情。

宇宙飛船有大把的時間可以飛下去,我們人類就不行了,誰能夠活那麼久?

離開銀河系

那麼第四宇宙速度有多快呢?一些資料上說是120千米/秒;一些資料上說是大于525千米/秒。第四宇宙速度怎麼會有這麼大的差距呢?這是因為我們現在還無法知道銀河系的準確大小和質量。因此,第四宇宙速度只能是一個粗略的估算。

科學家估計銀河系的直徑至少有10萬光年。太陽距離銀河系中心大約2.64萬光年。以此計算,我們距離銀河系銀盤的邊緣大約2.36萬光年。假如我們以一些資料上說的以525千米/秒的速度飛出銀河系需要多久呢?答案是需要大約1360萬年。這可真是要飛到地老天荒的節奏啊!

銀河系

更何況,目前我們人類發射到太空中的探測器就連120千米/秒還沒有達到呢?所以第四宇宙速度對于我們來講沒有多大意義。

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400多年以前,英國物理學家牛頓說,在高山上架起一門大炮,只要這門大炮的威力足夠大,炮彈的速度足夠快,炮彈就可以圍繞地球不停地轉而不會掉到地面上。這就是著名的「牛頓大炮」的設想。牛頓以此推算出了第一宇宙速度為7.9千米/秒。

牛頓大炮

在那個還以馬車為交通工具的年代,每秒鐘7.9千米的速度簡直就是天方夜譚,不可能實現的。然而時間僅僅過去了400年,科學就把不可能變成了現實,把衛星送上了天。所以,有沒有這種可能呢?未來人類可以達到遠超第四宇宙速度的速度,可以輕松地穿行于整個銀河系呢!

對此你是怎麼看的呢?一起聊一聊吧!

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