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宇宙的膨脹速度為什麼能大于光速

圖文 更新时间:2024-10-05 18:22:37

如今航天科技的成熟離不開先人的努力,在牛頓的時代人們就思考着如何能飛向天空,在宇宙中航行。其中牛頓提出的萬有引力更是理論核心,那麼它是如何幫助人們飛向宇宙的呢?

第一宇宙速度

牛頓思考萬有引力的時候就曾想過,把物體從高山上抛出,速度一次比一次大,物體落地點也就一次比一次遠,如果速度足夠大,那麼物體就不再落回地面,而是繞着地球飛行,成為人造地球衛星,現在讓我來計算一下這個速度有多大。

假設地球的質量為M,繞地球飛行的飛行器質量為m,飛行速度為v,它與地心的距離為r,飛行器所需的向心力是由地球與飛行器之間的萬有引力提供的,則有如下公式成立:

mv²/r=GMm/r²

解出v,飛行器飛行高度與地球半徑相比微乎其微,所以就用地球半徑來代替飛行器與地心距離r,由此解出速度v≈7.9km/s

這就是物體繞地球飛行的最低速度,也稱第一宇宙速度!

宇宙的膨脹速度為什麼能大于光速(人們常說的宇宙速度)1

第一宇宙速度

當飛行器速度大于7.9而小于11.2飛行器軌迹将變成橢圓,而大于11.2km/s的速度則會脫離地球引力,永遠離開地球,我們稱11.2為第二宇宙速度。當然啦,脫離地球的物體還要受到太陽系裡的“皇帝”,太陽的引力,否則就會繞着太陽轉動,就像地球一樣。如果想掙脫太陽的束縛則必須使物體的速度達到第三宇宙速度,就會飛到太陽系外,這個速度是16.7km/s。

宇宙的膨脹速度為什麼能大于光速(人們常說的宇宙速度)2

外太空

夢想成真

在萬有引力理論如此成熟之後,人們便試着開發飛行器,使它的速度能夠達到宇宙速度。19世紀中葉,俄羅斯學者齊奧爾科夫斯基指出利用噴氣推進的多級式火箭,是實現航天的有限工具。

1957年10月4日,蘇聯成功發射世界上第一科人造衛星,衛星質量83.6千克,每90分繞地球飛行一圈。

4年之後,蘇聯空軍少校加加林進去東方一号載人飛船繞地球飛行一圈,曆時108分鐘,然後重返大氣層,安全降落地面,鑄就了人類進入太空的裡程碑。

1969年7月16日,美國阿波羅11号載人飛船成功繞月飛行,落到月球地面,指揮長阿姆斯特朗和駕駛員奧爾德林在月球表面登錄,阿姆斯特朗小心翼翼的踏上月球表面并說出了那句載入史冊的名言“對個人來說,這不過是小小的一步,但對人類而言,這是巨大的飛躍!”

2003年10月5日,我國神舟五号宇宙飛船成功發射,楊利偉成為我國第一航天人!

宇宙的膨脹速度為什麼能大于光速(人們常說的宇宙速度)3

楊利偉成功落地

宇宙的恒大,地球月球隻不過是小小的塵埃,人類曆史不過是宇宙年輪一道小小刻痕……宇宙留給我們太多的奧秘,宇宙有沒有邊界,有沒有起始和終結,地外文明在哪裡?……

今天就講到這裡,小趙知識教育,為你講述科學奧秘,歡迎下方評論留言,喜歡的加關注吧!

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