第六宇宙速度

第六宇宙速度是指在地球上以這一速度發射飛船，即可脫離本超星系團引力的速度，本超星系團的直徑約在1～2億光年之間，在不需要考慮科技以及能源消耗等一系列客觀條件的影響下，理論上需要接近光速才有可能飛離。

天文和物理學術界對於第六宇宙速度是否存在，尚有爭議。

基本介紹

• 中文名：第六宇宙速度
• 外文名：The sixth cosmic velocity
• 含義：可脫離本超星系團引力的速度
• 所屬：物理學
• 數值：無法辨認

宇宙速度

超越宇宙速度

假設在宇宙邊界之外，還有別的世界…… 那么要脫離宇宙，到達另一個世界，需要的最低速度有多大？
當在地球上以這一速度發射飛船，即可脫離全宇宙的引力，由於目前尚未測準宇宙總質量，因此沒有準確數值。

宇宙速度定義

宇宙速度是指物體達到11.2千米/秒的運動速度時能擺脫地球引力束縛的一種速度。在擺脫地球束縛的過程中，在地球引力的作用下它並不是直線飛離地球，而是按曲線飛行。脫離地球引力後在太陽引力作用下繞太陽運行。若要擺脫太陽引力的束縛飛出太陽系，物體的運動速度必須達到16.7千米/秒。那時將按雙曲線軌跡飛離地球，而相對太陽來說它將沿拋物線飛離太陽。

第一宇宙速度

第一宇宙速度是指物體緊貼地球表面作圓周運動的速度(也是人造地球衛星的最小發射速度，也是最大繞行速度)，其速度為7.9km每秒。

第二宇宙速度

第二宇宙速度是指物體完全擺脫地球引力束縛，飛離地球的所需要的最小初始速度，其速度為11.2km每秒。

第三宇宙速度

第三宇宙速度是指在地球上發射的物體擺脫太陽引力束縛，飛出太陽系所需的最小初始速度，其速度為16.7km每秒

第四宇宙速度

所謂第四宇宙速度，是指在地球上發射的物體擺脫銀河系的引力束縛，飛出銀河系所需最小初始速度，大約為110-120km/s，指在銀河內絕大部分地方所需要的航行速度。如充分利用太陽系圍繞銀心的轉速，最低航行速度可為82km/s。由於人類對銀河系所知甚少，銀河系的質量以及半徑等無法取值，這個數字還需要很久才能形成公論。

第五宇宙速度

第五宇宙速度指太空飛行器從地球發射，飛出本星系群的最小速度，本星系群中的全部星系覆蓋一塊直徑大約1000萬光年的區域，照這樣算，需要1500--2250km/s的速度才能飛離，雖然這個速度以現在人類科學發展水平還辦不到，至少要幾十年甚至上百年才能達到這個速度。

第六宇宙速度

第六宇宙速度指太空飛行器從地球發射，飛出該本超星系團的最小速度，本超星系團的直徑約在1～2億光年之間，照這樣算，在不需要考慮能源消耗等一系列條件的影響下，理論上需要接近光速才有可能飛離。

工作原理

物體達到11.18千米/秒的運動速度時能擺脫地球引力的束縛。在擺脫地球束縛過程中，在地球引力的作用下它並不是直線飛離地球，而是按拋物線飛行。脫離地球引力後在太陽引力作用下繞太陽運行。若要擺脫太陽引力的束縛飛出太陽系，物體的運動速度必須達到16.63千米/秒。時將按雙曲線軌跡飛離地球，而相對太陽來說它將沿拋物線飛離太陽。人類的航天活動，並不是一味地要逃離地球。特別是當前的套用太空飛行器，需要繞地球飛行，即讓太空飛行器作圓周運動。我們知道，必須始終有一個束縛太空飛行器離心作用的力，即向心力。在這裡，我們正好可以利用地球的引力。因為地球對物體的引力，正好與物體作曲線運動的離心力方向相反。經過計算，在地面上，物體的運動速度達到7.91千米/秒時，它平衡所產生的離心作用需要的力，恰好與地球對它的引力相等。這個速度被稱為環繞速度。

上述使物體繞地球作圓周運動的速度被稱為第一宇宙速度；擺脫地球引力束縛，飛離地球的速度叫第二宇宙速度；而擺脫太陽引力束縛，飛出太陽系的速度叫第三宇宙速度。根據萬有引力定律，兩個物體之間引力的大小與它們的距離平方成反比。因此，物體離地球中心的距離不同，其環繞速度(第一宇宙速度)和脫離速度(第二宇宙速度)有不同的數值。

第一宇宙速度是7.91千米/秒,這樣可以繞軌道飛行,第二宇宙速度是11.18千米/秒,可以衝出地球,第三宇宙速度是16.63千米/秒,這樣可以飛出太陽系。

第一宇宙速度

第一宇宙速度－－在地面上向遠處發射炮彈，炮彈速度越高飛行距離越遠，當炮彈達到7.91千米/秒時，炮彈不再落回地面（不考慮大氣作用），而環繞地球作圓周飛行，這就是第一宇宙速度。隨著高度的增加，地球引力下降，環繞地球飛行所需要的飛行速度也降低，所有太空飛行器都是在距地面很高的大氣層外飛行，所以它們的飛行速度都比第一宇宙速度低，地球同步衛星運動半徑約為地球半徑的6倍。

人造衛星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度。

第一宇宙速度（V1） 太空飛行器沿地球表面作圓周運動時必須具備的速度，也叫環繞速度。按照力學理論可以計算出V1=7.91km/秒。太空飛行器在距離地面表面數百公里以上的高空運行，地面對太空飛行器引力比在地面時要小，故其速度也略小於V1。要使人造地球衛星能繞地球運轉,必須達到第一宇宙速度而小於第二宇宙速度.第一宇宙速度的計算公式是v1=√gR(m/s)，其中g=9.8(m/s2)，R=6.4×10^6（m)。

需要強調的是，第一宇宙速度有兩重意義。它既是發射太空飛行器時的最小初速度，也是太空飛行器在繞地球飛行（圓周運動）時的最大環繞速度。

第二宇宙速度

第二宇宙速度（V2） 當太空飛行器超過第一宇宙速度V1達到一定值時，它就會脫離地球的引力場而成為圍繞太陽運行的人造行星，這個速度就叫做第二宇宙速度，亦稱逃逸速度。按照力學理論可以計算出第二宇宙速度V2=11.18km/秒。由於月球還未超出地球引力的範圍，故從地面發射探月太空飛行器，其初始速度不小於10．848km/秒即可。

假設在地球上將一顆質量為m的發射到繞太陽運動的軌道需要的最小發射速度為V；

此時衛星繞太陽運動可認為是不受力，其他星體距離地球無窮遠；

認為無窮遠處是引力0勢面，並且發射速度是最小速度，則衛星剛好可以到達無窮遠處。

由動能定理得

1/2*mV^2-GMm/r^2=0;

解得V=√(2GM/r^2)

這個值正好是第一宇宙速度的√2倍。

第三宇宙速度

第三宇宙速度使物體掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去，必須使它的速度等於或者大於16.7km/s，即第三宇宙速度。

第三宇宙速度（V3） 從地球表面發射太空飛行器，飛出太陽系，到浩瀚的銀河系中漫遊所需要的最小速度，就叫做第三宇宙速度。按照力學理論可以計算出第三宇宙速度V3=16.63km/秒。需要注意的是，這是選擇太空飛行器入軌速度與地球公轉速度方向一致時計算出的V3值；如果方向不一致，所需速度就要大於16.63km/秒了。可以說，太空飛行器的速度是掙脫地球乃至太陽引力的惟一要素，只有火箭才能突破該宇宙速度。

第三宇宙速度計算方式：

G*M*m/r^2 = m*(v^2)/r G引力常數，M被環繞天體質量，m環繞物體質量，r環繞半徑，v速度。

得出v^2 = G*M/r,月球半徑約1738公里，是地球的3/11。質量約7350億億噸，相當於地球質量的1/81。

月球的第一宇宙速度約是1.68km/s。再根據：V^2=GM(2/r-1/a) a是人造天體運動軌道的半長徑。a→∞，得第二宇宙速度V2=2.38km/s.

一般：第二宇宙速度V2等於第一宇宙速度V1乘以√2。

第三宇宙速度V3較難：

繞太陽運動的平均線速度為29.8km/s。在地球軌道上，要使人造天體脫離太陽引力場的逃逸速度42.1km/s。當它與地球的運動方向一致的時候，能夠充分利用地球的運動速度，在這種情況下，人造天體在脫離地球引力場後本身所需要的速度僅為兩者之差V0=12.3km/s。設在地球表面發射速度為V3，分別列出兩個活力公式並且聯立：V3^2-V0^2=GM(2/r-2/d) 其中d是地球引力的作用範圍半徑，由於d遠大於r，因此和2/r這一項比起來的話可以忽略2/d這一項，由此就可以計算出：V3=16.63km/s，也就是第三宇宙速度。

第三宇宙速度V3=16.63km/s。推導方法如下。地球以約30km/s的速度繞太陽運動，地球上的物體也隨著地球以這個速度繞太陽運動。正像物體掙脫地球引力所需的最小速度等於它繞地球運動的速度的第三宇宙速度倍那樣，物體脫離太陽引力的束縛所需的速度應等於它繞太陽運動的速度的 第三宇宙速度倍，即 第三宇宙速度。由於人造天體已有繞太陽運動的速度30km/s，所以只要使它沿地球運動軌道方向增加12.4km/s的速度就行。但要物體獲得這個速度，首先必須使它掙脫地球引力的作用。因此，除了給予物體以 第三宇宙速度的動能外（其中m表示人造成天體的質量，v表示增加的速度12.4km/s），還需給予它 第二宇宙速度(v2表示第二宇宙速度)的動能，即 第三宇宙速度。

用V3表示第三宇宙速度（以地球為參考系），則人造天體應具有的動能等於第三宇宙速度時，才能滿足上述條件。

第四宇宙速度

第四宇宙速度是指衝出銀河系的最低發射速度。由於人類對銀河系的了解尚在進行中，它的精確質量和半徑尚未清楚，因此第四宇宙速度的值只能估算，大約在110-120千米/秒之間。人類還沒能實現第四宇宙速度。

宇宙速度的一級，預計物體具有110-120千米/秒的速度時，就可以脫離銀河系而進入其他星系，這個速度叫做第四宇宙速度。但由於人們尚未知道銀河系的準確大小與質量，因此只能粗略估算，而實際上仍然沒有太空飛行器能夠達到這個速度。宇宙速度的概念也可套用於在其他天發射太空飛行器的情況。例如計算火星的環繞速度和逃逸速度，只需要把公式中的M,R,g換成火星的質量 、半徑 、表面重力加速度即可。

約110~120千米/秒

是指在地球上發射的物體擺脫銀河系引力束縛，飛出銀河系所需的最小初始速度。但由於人們尚未知道銀河系的準確大小與質量，因此只能粗略估算，其數值在110~120千米/秒之間。而實際上，仍然沒有太空飛行器能夠達到這個速度。

而事實上，宇宙速度的概念是發射太空飛行器的初速度，也就是一次性給予太空飛行器所需要的所有動能。如果不這樣，比如說地球上發射火箭，火箭的初速度無法達到第一宇宙速度，但是只要它有不斷的動力，也可以進入外太空。

物體達到11.2千米/秒的運動速度時能擺脫地球引力束縛。在擺脫地球束縛的過程里，在地球引力的作用下它並不是直線飛離地球，而是按拋物線飛行。脫離地球引力後在太陽引力作用下繞太陽運行。若要擺脫太陽引力的束縛飛出太陽系，物體的運動速度必須達到16.7千米/秒。那時將按雙曲線軌跡飛離地球，而相對太陽來說它將沿拋物線飛離太陽。

我們知道，必須始終有一個能夠維持太空飛行器圓周運動的向心力作用在太空飛行器上。在這裡，我們正好可以利用地球的引力。因為地球對物體的引力，正好與物體作曲線運動所需要的向心力方向相同。經過計算，在地面上，物體的運動速度達到7.9千米/秒時，它做圓周運動需要的向心力，恰好與地球對它的引力相等。這個速度被稱為環繞速度。

上述使物體繞地球作圓周運動需要的速度被稱為第一宇宙速度（環繞速度）；擺脫地球引力束縛，飛離地球需要的速度叫第二宇宙速度（逃離速度）；而擺脫太陽引力束縛，飛出太陽系的速度叫第三宇宙速度（逃逸速度）。根據萬有引力定律，兩個物體之間引力大小與它們的距離平方成反比。因此，物體離地球中心的距離不同，其環繞速度(第一宇宙速度)和脫離速度(第二宇宙速度)有不同的數值。

第五宇宙速度

約1500--2250千米/秒

第五宇宙速度指的是太空飛行器從地球發射，飛出該星系群的最小速度，由於該星系群半徑、質量均未有足夠精確的數據，所以無法估計數據大小。科學家估計大概有500--1000萬光年，照這樣算，應該需要1500--2250千米/秒的速度才能飛離，但這個速度以人類的科學發展水平仍需要很長時間。