【流浪地球小科普】（三）宇宙速度

早在中学物理中我们就学过三个宇宙速度的概念，分别是第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。

我们知道，根据万有引力定律，任意两个质点之间都存在着引力，那么如果人类想从地球向太空发射航天器，就必须达到一定的速度，以摆脱引力的束缚，三个宇宙速度的定义则给出了航天器达到某种运动状态时的最小发射速度。

一、第一宇宙速度

第一宇宙速度是指航天器脱离地球表面，围绕地球表面作圆周运动时必须具备的发射速度，也叫做环绕速度。根据计算，这个速度值为7.9km/s。

也就是说，如果你能在1秒中内跑7.9公里，那么你就可以脱离地球表面，飞向天空，并且绕地球做圆周运动。想来神话里的各路神仙，都已经达到了这个速度。

二、第二宇宙速度

当航天器超过第一宇宙速度达到一定值时，它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星，这个速度就叫做第二宇宙速度，也叫做脱离速度。

经过计算，这个速度值为11.2km/s，也就是说，达到了这个速度，你就可以飞向太阳，与太阳肩并肩。

三、第三宇宙速度

航天器从地球表面发射，飞出太阳系，到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小发射速度，就叫做第三宇宙速度，也叫做称逃逸速度。

经过计算，这个速度值为16.7km/s。但是这里有一个前提，即航天器入轨速度与地球公转速度方向一致，如果方向不一致，所需速度就要大于16.7km/s了。

可以说，航天器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的唯一要素，目前只有火箭才能突破该宇宙速度。电影《流浪地球》中人类想带着地球飞出太阳系，那么速度至少要达到第三宇宙速度。

这就是目前人类天文学中常用到的三个宇宙速度。实际上，宇宙浩瀚无比，在银河系之外，还有很多同样的星系和未知的领域等着我们去探索。因此，根据相同的理论，依此类推，科学家们还给出了第四、第五和第六宇宙速度的概念。

四、第四宇宙速度

所谓第四宇宙速度，指在是地球上发射的航天器摆脱银河系引力束缚，飞出银河系所需要的最小初始速度，大约为110-120km/s，但如充分利用太阳系围绕银心的转速，最低航行速度可为82km/s。

由于目前人类对银河系所知甚少，银河系的质量以及半径等无法取值，这个数字还需要很久才能形成公论。

五、第五宇宙速度

第五宇宙速度指航天器从地球发射，飞出该星系群的最小速度，因为本星系群的半径、质量均未有足够精确数据，因而无法准确得知数据大小。

科学家们估计银河系所在的星系群尺度大概有500--1000万光年，照这样计算，航天器至少需要1500--2250km/s的速度才能飞离，但这个速度以现在人类科学发展水平还远远不能达到，至少要几百年甚至上千年才能实现。

六、第六宇宙速度

假设在宇宙边界之外，还有别的世界， 那么要脱离这个宇宙，到达另一个世界，所需要的最低速度就是第六宇宙速度。当人类在地球上以这一速度发射航天器时，即可脱离全宇宙的引力，但由于目前尚未宇宙的总质量、范围等数据尚未明确，因此第六宇宙速度也就没有准确数值。

不过由理论可知，第六宇宙速度将会快于光速，但根据爱因斯坦的质能方程，人类根本就达不到光速，更别说超过光速。

因此，在现有的科学理论和科技水平下，飞出宇宙，探索外面的世界只能是一个遥远的梦想。这一梦想能否最终实现，我们只能寄希望于后代子孙了。

这次的分享就到这里，下一次我们来聊聊人工重力。

往期文章：

【流浪地球小科普】（一）流浪的行星

【流浪地球小科普】（二）红巨星与氦闪

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