什么是第一宇宙速度

什么是第一宇宙速度

第一宇宙速度也叫环绕速度，是指一个物体围绕地球作圆周运动时必须具备的最小速度，也是航天器的最小发射速度。其实就是在地面上让一个物体作平抛运动时，物体在垂直方向下落程度正好等于地面弧度时的速度。这个速度是该物体向前作惯性运动与向下作自由落体运动的矢量合成速度。这个速度是这样计算出来的：物体所受重力=万有引力= 物体沿地球表面作圆周运动时向心力即：mg=GMm/r^2=mv^2/r式中，前面是重力，中间是万有引力，后面是圆周运动向心力。中间那部分用不到，就是：mg=mv^2/r约分后，v^2=gr其中r为地球半径，等于6.37×10^6（m)。g为9.8(m/s^2)。代入上式，乘一下，再开方，v＝7901（m/s），或v＝7.9（km/s）即：第一宇宙速度是7.9千米/秒。说它是最小发射速度，是因为如果小于这个速度，航天器就不能环绕地球飞行，航天器就会飞行一段时间后落回地面。打个比方，向前使劲扔一块石头，扔出去的速度越大，石头飞出去的距离越远。当以某个速度扔出去时，石头下落的弧度正好等于地球表面弯曲的弧度时，这块石头就不会落回地面了，它就会永远环绕地球飞行（忽略大气阻力等其他因素），它就是一颗人造卫星了。而这个速度就是第一宇宙速度。所以说，第一宇宙速度是最小发射速度。说它是最大环绕速度，还是看上面的公式。在公式中，速度与半径成平方反比，就是说，航天器的飞行轨道半径越大，当它保持向心力等于万有引力时，它的飞行速度就越小。第一宇宙速度是以轨道半径与地球半径相同为基础计算出来的，但实际上没有一颗人造卫星或航天器会擦着地皮飞行，总会有一定轨道高度的，至少要离开地球大气层，也就是100公里高度。只要离开地面，具有了一定的轨道高度，它环绕地球飞行时的速度就会小于第一宇宙速度。一颗近地轨道人造卫星的线速度大约在7.8公里/秒左右，而一颗飞行在距离地面3.6万公里高度的地球同步卫星的线速度就只有3.1公里/秒。所以说，第一宇宙速度是最大环绕速度。