本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。 定义 第一宇宙速度(first cosmic velocity),指物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。 第一宇宙速度别称:航天器最小发射速度、航天器最大运行速度、环绕速度。而在一些问题中说,当某航天器以第一宇宙速度运行,则说明该航天器是沿着地球表面运行的。按照力学理论可以计算出v1=7.9公里/秒。实际上,地球表面存在稠密的大气层,航天器不可能贴近地球表面作圆周运动,必需在150千米的飞行高度上,才能绕地球作圆周运动。航天器在距离地面表面数百公里以上的高虹慨射空运行,地球对航天器引力比在地面时要小,故其速度也略小于v1。在此高度下的环绕速度为7.8千米/秒。推导公式 解得GM=V² r,将R地=6.375×106m,地球质量M=5.965×10^24kg,万有引力常数6.67259×10^-11米^3/(千克·秒^2)代入,并开平方,得v≈7.9km/s 科学原理 在地面上向远处发射炮弹,炮弹速度越高飞行距离越远,当炮弹的速度达到“7.9千米/秒”时,炮坑阀胶求弹不再落回地面(不考虑大气作用),而环绕地球作圆周飞行,这就是第一宇宙速度。第一宇宙速度也是人造卫星在地面附近绕地球做“匀速圆周运动”所必须具有的速度。但是随着高度的增加,地球引力下降,环绕地球飞行所需要的飞行速度也降低,所有航天器都是在距地面很高的大气层外飞行,所以它们的飞行速度都比第一宇宙速度低。人造卫星在地面附近(高度忽略)绕地球做匀速圆周运动时,其轨道半径近似等于地球半径R,其向心力为地球对卫星的万有引力,其向心加速度近似等于地面处的重力加速度。物体所受重力=万有引力=航天器沿地球表面作圆周运动时向心力。 应用 航天器 人类要发射人造地球卫星或发射完成星际航行的飞行器,就要摆脱地球强大的引力,那如何离开地球呢?这就要使运载飞行器或人造地球卫星的航天飞机或运载火箭的速度要达到宇宙速度,那什么是宇宙速度呢?它有几类,以下加以说明:所谓宇宙速度就是从地球表面发射飞行器,飞行器环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小速度,分别称为第一、第二、第三宇宙速度。早期,人们在探索航天途径时,为了估计克服地球引力、太阳引力所需的最小能量,引入了三个宇宙速度的概念。假设地球是一个圆环,周围也没有大气,物体能环绕地球运动的最低乌墓殃的轨道就是半径与多院