第一、第二、第三宇宙速度都經(jīng)常提,為什么很少有人說(shuō)第四宇宙速度?
這是因?yàn)閷?duì)人類來(lái)說(shuō),第四宇宙速度還沒(méi)有意義。
那么所謂“第四宇宙速度”是什么呢?
就是從地球來(lái)說(shuō),有了三個(gè)宇宙速度,即環(huán)繞地球、逃離地球、逃離太陽(yáng)系的速度,這幾個(gè)速度分別為7.9km/s、11.2km/s、16.7km/s。那么第四個(gè)要逃離的就是銀河系了,所謂第四宇宙速度就是逃離銀河系了。
而從環(huán)繞速度和逃逸速度這兩個(gè)宇宙通行的速度來(lái)看,所謂第四宇宙速度實(shí)際上就是銀河系的逃逸速度。環(huán)繞速度和逃逸速度對(duì)于銀河系內(nèi)的所有天體都適用,所以脫離了地球說(shuō)速度,只有環(huán)繞速度和逃離速度,無(wú)須說(shuō)什么第四宇宙速度。
天體逃逸速度公式:
v=√(2GM/R)
式中,v為逃逸速度,G為天體質(zhì)量,r為天體半徑。
根據(jù)這個(gè)公式,我們可以計(jì)算出銀河系的逃逸速度。
銀河系的質(zhì)量約為2000億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量,這種大尺度天體概念沒(méi)必要那么精準(zhǔn),我們把太陽(yáng)質(zhì)量四舍五入設(shè)為整數(shù)得2x10^30kg,乘以2000億得銀河系質(zhì)量為4x10^41kg,銀河系半徑為10萬(wàn)光年,
代入逃逸速度公式計(jì)算:
√【2x(4x10^41)x(6.67x^-11)/9.46x10^20】≈237.5km/s
逃出銀河系的速度需要237.5千米每秒,這就是所謂的第四宇宙速度。這個(gè)所謂銀河系逃逸速度,只是指在銀河系邊緣地帶一個(gè)大致逃離的速度,各種飛行器在銀河系里面受到各種各樣天體的引力影響,甚至被某一個(gè)天體捕獲,比如銀心黑洞,這個(gè)速度就很難說(shuō)了。
就是被太陽(yáng)引力捕獲,在太陽(yáng)表面的逃離速度也需要617.7km/s,所以這個(gè)第四宇宙速度有什么意義呢?
人類現(xiàn)在的航天活動(dòng)還只能在太陽(yáng)系,所以有第三宇宙速度就夠了。
人類飛行器現(xiàn)在最快的就是帕克太陽(yáng)探測(cè)器,它現(xiàn)在圍繞著太陽(yáng)大氣層在近距離探測(cè)太陽(yáng),目前速度約100多千米每秒,在2024年12月份,在距離太陽(yáng)600萬(wàn)千米處,可達(dá)到每秒約200千米。這個(gè)速度是依靠太陽(yáng)引力彈弓效應(yīng)不斷加速得到的。
大家不要擔(dān)心帕克號(hào)會(huì)被太陽(yáng)引力捕獲,在太陽(yáng)表面逃逸速度需要617.7km/s,但根據(jù)逃逸公式計(jì)算,在距太陽(yáng)表面600千米處,人造天體的逃逸速度只需要141.15km/s就夠了,因此帕克號(hào)每秒200千米的速度逃離太陽(yáng)引力綽綽有余的。
只不過(guò)帕克并不想逃離太陽(yáng),它在完成既定任務(wù)后,將像精衛(wèi)填海一樣,于2025年撲向太陽(yáng)懷抱,與太陽(yáng)融為一體,一起葬身火海的還有隨身攜帶的一個(gè)內(nèi)存卡,里面儲(chǔ)存了地球上113.7萬(wàn)志愿者的名字,這些人以精神象征支持著帕克號(hào)的事業(yè)。
所謂第四宇宙速度對(duì)人類來(lái)說(shuō)完全沒(méi)有意義。
現(xiàn)在,人類要制造出每秒237.5千米的所謂第四宇宙速度似乎并不是不可能達(dá)到,當(dāng)然這個(gè)速度還只是無(wú)人探測(cè)器的速度,而且還是需要通過(guò)大質(zhì)量天體的引力彈弓多次提速才能做到。但問(wèn)題是這個(gè)速度飛出太陽(yáng)系都要漫長(zhǎng)的時(shí)間,更別說(shuō)銀河系了。
每秒200千米速度飛出太陽(yáng)系需要1500年,237.5千米每秒速度飛出銀河系需要1億2千多萬(wàn)年,人類如果真的要飛出銀河系的話,速度不知道要超過(guò)這個(gè)所謂逃逸速度多少倍,因此這個(gè)所謂第四宇宙速度對(duì)于人類來(lái)說(shuō),完全沒(méi)有意義。
人類要進(jìn)行恒星際活動(dòng),在銀河系里面穿行,速度至少要達(dá)到每秒數(shù)千千米甚至數(shù)萬(wàn)千米,或者采用曲速、蟲(chóng)洞穿越等技術(shù),突破光速瓶頸,才有意義。
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