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第一宇宙速度是多少?

生活百科宇宙速度


第一宇宙速度是多少?

文章插圖
第一宇宙速度是7．9公里／秒 。
實際上，地球表面存在稠密的大氣層，航天器不可能貼近地球表面作圓周運動，必需在150千米的飛行高度上，才能繞地球作圓周運動 。航天器在距離地面表面數百公里以上的高空運行，地球對航天器引力比在地面時要小，故其速度也略小于v1 。在此高度下的環繞速度為7．8千米／秒 。
擴展資料：
在做第一宇宙推導時理解人造衛星在地面附近（高度忽略）繞地球做勻速圓周運動時，其軌道半徑近似等于地球半徑R，其向心力為地球對衛星的萬有引力，其向心加速度近似等于地面處的重力加速度 。
所以，物體所受重力=萬有引力= 航天器沿地球表面作圓周運動時向心力，在這里，正好可以利用地球的引力，在合適的軌道半徑和速度下，地球對物體的引力，正好等于物體作圓周運動的向心力 。
參考資料：百度百科-第一宇宙速度
第一宇宙速度也叫環繞速度，是指一個物體圍繞地球作圓周運動時必須具備的最小速度，也是航天器的最小發射速度 。
其實就是在地面上讓一個物體作平拋運動時，物體在垂直方向下落程度正好等于地面弧度時的速度 。這個速度是該物體向前作慣性運動與向下作自由落體運動的矢量合成速度 。
這個速度是這樣計算出來的：
【第一宇宙速度是多少?】物體所受重力=萬有引力= 物體沿地球表面作圓周運動時向心力
即：mg=GMm/r^2=mv^2/r
式中，前面是重力，中間是萬有引力，后面是圓周運動向心力 。
中間那部分用不到，就是：mg=mv^2/r
約分后，v^2=gr
其中r為地球半徑，等于6.37×10^6（m) 。g為9.8(m/s^2) 。
代入上式，乘一下，再開方，v＝7901（m/s），或v＝7.9（km/s）
即：第一宇宙速度是7.9千米/秒 。
說它是最小發射速度，是因為如果小于這個速度，航天器就不能環繞地球飛行，航天器就會飛行一段時間后落回地面 。打個比方，向前使勁扔一塊石頭，扔出去的速度越大，石頭飛出去的距離越遠 。當以某個速度扔出去時，石頭下落的弧度正好等于地球表面彎曲的弧度時，這塊石頭就不會落回地面了，它就會永遠環繞地球飛行（忽略大氣阻力等其他因素），它就是一顆人造衛星了 。而這個速度就是第一宇宙速度 。所以說，第一宇宙速度是最小發射速度 。
說它是最大環繞速度，還是看上面的公式 。在公式中，速度與半徑成平方反比，就是說，航天器的飛行軌道半徑越大，當它保持向心力等于萬有引力時，它的飛行速度就越小 。
第一宇宙速度是以軌道半徑與地球半徑相同為基礎計算出來的，但實際上沒有一顆人造衛星或航天器會擦著地皮飛行，總會有一定軌道高度的，至少要離開地球大氣層，也就是100公里高度 。只要離開地面，具有了一定的軌道高度，它環繞地球飛行時的速度就會小于第一宇宙速度 。一顆近地軌道人造衛星的線速度大約在7.8公里/秒左右，而一顆飛行在距離地面3.6萬公里高度的地球同步衛星的線速度就只有3.1公里/秒 。所以說，第一宇宙速度是最大環繞速度 。

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