来源:科技眼
宇宙一直是一个充满神秘的领域,星辰总是笼罩在一层无法揭开的面纱下,令人生畏且引发探索的渴望。尽管人类在不断地探索,我们对宇宙的了解仍然有限,宇宙的运作规则依然没有被完全弄清楚。
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大家都知道,第一宇宙速度是指逃脱地球引力的最低速度。当一个物体的速度达到7.9公里/秒时,它就能突破地球的引力束缚,绕地球不断运动,而不会掉落回地面。我们发射的火箭,都必须超越这一速度,才能将卫星送入太空,甚至把宇航员送上空间站。
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第二宇宙速度,是指能够完全摆脱地球引力的最小速度。这个速度为11.2公里/秒,达到了这个速度的物体会逐渐远离地球,最终脱离地球引力,开始围绕太阳运行。当物体的速度越高,它绕地球运动的轨迹就会偏离圆形,转而成为椭圆形,而地球则会成为这一椭圆轨道的焦点。我们的嫦娥探月任务就是一个例子,嫦娥飞船的速度接近第二宇宙速度,它的轨迹转为椭圆形,飞船靠近月球时,通过减速,成功被月球引力捕获,并开始绕月球飞行。
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当物体的速度超越11.2公里/秒,达到17公里/秒时,它就能摆脱太阳的引力,飞出太阳系,进入深空。我们的旅行者一号探测器便是以超过第三宇宙速度的速度,不断远离地球,目前它已经飞行了约240亿公里。正因为如此,当物体的速度足够大时,进入宇宙深空似乎不再是幻想。
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然而,这个“足够大”到底是指什么呢?甚至连红叶也未曾完全理解。因为,即使是光速也无法逃脱黑洞的引力,光在黑洞的引力作用下也将无法逃逸。因此,要实现真正的宇宙遨游,最低要求就是超越光速。
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地球围绕太阳的公转速度达到了30公里/秒,远远超出了第三宇宙速度,但地球仍然保持在距太阳1.5亿公里的轨道上,似乎并未因为如此高的速度而偏离轨道。那么,为什么地球还在原地绕着太阳转呢?
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其实,这一切都有其科学原理。地球的运动规则与宇宙的规律息息相关,所有星辰的相对位置几乎没有明显变化。我们讨论的速度,其实是相对速度。换句话说,当我们把地球视为静止的参考点时,其他物体才会有相对速度。
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举个简单的例子,假设你在快速行驶的火车内走动,走向车头时,你的速度仅仅是步行速度。然而,如果站在火车外面的人想从车尾走到车头,那他的速度必须超过火车的行驶速度。这个现象就是经典的相对运动原理。
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同样地,从地球上起飞的任何物体,其速度是相对于地球而言的,初始速度为零。但从宇宙的角度看,物体的速度是相对于太阳来说的,因此,地球的公转速度为30公里/秒。以太阳为参考,第一宇宙速度为37.9公里/秒,第二宇宙速度为41.2公里/秒,第三宇宙速度为47公里/秒。
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太阳系的行星运动也遵循着类似的规律。随着距离太阳的远近,行星的公转速度逐渐减小,海王星的公转速度仅为5公里/秒,远远低于水星的速度。宇宙,真是无比神奇!