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第二宇宙速度是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技術語。

漢字,中國古人智慧的結晶[1]。千百年間,它經歷了「甲金篆隸草楷行」的發展[2]。從記錄的工具到藝術的載體,它的身上,傾注了無數先人的心血。

名詞解釋

人造天體無動力脫離地球引力束縛所需的最小速度。若不計空氣阻力,它的數值大小為11.2km/s。是第一宇宙速度的√2倍。

逃逸速度(Escape Velocity):在星球表面垂直向上射出一物體,若初速度小於星球逃逸速度,該物體將僅上升一段距離,之後由星球引力產生的加速度將最終使其下落。

若初速度達到星球逃逸速度,該物體將完全逃脫星球的引力束縛而飛出該星球。需要使物體剛剛好逃脫星球引力的這一速度叫逃逸速度。 天體表面上物體擺脫該天體萬有引力的束縛飛向宇宙空間所需的最小速度。例如,地球的脫離速度為11.2公里/秒(即第二宇宙速度)。

決定因素

逃逸速度取決於星球的質量。如果一個星球的質量大,其引力就強,逃逸速度值就高。反之一個較輕的星球將會有較小的逃逸速度。逃逸速度還取決於物體與星球中心的距離。距離越近,逃逸速度越大。地球的逃逸速度是11.2公里/秒,太陽的逃逸速度為617.7公里/秒。如果一個天體的質量與表面引力很大,使得逃逸速度達到甚至超過了光速,該天體就是黑洞。黑洞的逃逸速度達30萬千米/秒。一般認為宇宙沒有邊界,說宇宙中的物質逃離到別的地方去這樣的問題沒有意義,因此,說宇宙的逃逸速度也似乎沒有意義。

不過,宇宙正在膨脹,即星系都在向遠處運動(相互遠離),這就存在這樣一個問題:如果宇宙的膨脹速度足夠大,星系就會克服宇宙的總引力而永遠膨脹下去。這就好像星系在逃離一樣。這裡,膨脹速度也就等同逃離速度了。當然,如果膨脹速度不夠大,膨脹終將停止,宇宙的總引力將會使星系相互靠近,就像飛離地球的物體再掉回來一樣。

因此,這樣來理解宇宙的逃逸速度,就成了一個很有意義的問題。宇宙是永遠膨脹還是轉而收縮,取決於膨脹速度和總引力的大小。由於膨脹速度可以測定,因而就取決於宇宙的總引力,實際上就是宇宙到底有多重。

從物理學界的普遍看法來講,宇宙源於一個奇點——也就是黑洞。而黑洞則是連光速運動的物體也無法逃脫的。光速是連續運動的速度極限,任何作連續運動的物體都無法超越光速。所以,宇宙是不存在逃逸速度的。

某星體的逃逸速度是逃脫該星體引力束縛的最低速度。

具有逃逸速度並不代表可以逃脫引力範圍(因為引力範圍無限)。逃逸速度只是數學上的一個計算極限。

逃脫引力束縛並不代表不受引力,它只代表物體不會再因為引力而無法到達更遠的地方。引力是一個長程單向力,無論距離引力源多遠,引力都不會消失。只是因為在距引力源足夠遠時,引力影響變得極弱,足以忽略不計。所以說,引力並沒有所謂的範圍,它無時無刻不在。

綜上,逃逸速度的計算與距引力源的距離無關,只與引力源的質量大小有關。

參考文獻