第三宇宙速度能飞出太阳系吗(地球的第三宇宙速度)

第三宇宙速度16.7千米/秒，地球速度30公里/秒为何没飞出太阳系？

宇宙速度是个省略句，咱们常说的三个宇宙速度指的是从地球表面出发相对于地球的宇宙速度，宇宙空间中每一个地方和不同的对像，其宇宙速度是不同的。

在回答这个问题之前，咱们先简单作一科普。

何为宇宙速度？

拿地球来说，第一宇宙速度又叫环绕速度，是飞行器环绕行星地球作圆周运动的最高速度，也是从地球表面发射飞行器的最小速度，这个速度公式为Ⅴ1=√GM/r，（其中G为万有引力常数，M为地球质量，r为物体距地心距离），计算大小为7.9千米/秒。第二宇宙速度又叫逃逸速度，是飞行器从地面出发挣脱地球引力成为围绕恒星太阳转动的人造行星的速度，公式为V2=√2GM/r，即第一速度的√2倍，大小为11.2千米/秒。第三宇宙速度是从地面出发挣脱太阳系引力成为围绕银河系中心天体绕转的人造天体的速度，利用动能定理求得其大小为16.7千米/秒，由于篇幅原因，这里不再叙述计算过程。

三个宇宙速度相应的轨道特点

第一宇宙速度为7.9千米/秒，物体以这个速度可以环绕地球表面运动，其轨道是个正圆形。大于这个速度而小于第二宇宙速度（11.2千米/秒），物体绕地球轨道就变为椭圆形，把地球作为其中的一个焦点，轨道仍然是封闭的，所以物体仍然没有脱离地球引力。如果达到第二宇宙速度（11.2千米/秒）以上，其轨道就会变为抛物线，对于地球来说轨道就不是封闭的了，意味着物体已经脱离地球引力不再回来了，所以第二宇宙速度又叫逃逸速度，就是逃离地球，成为绕太阳转动的行星了。如果达到第三宇宙速度16.7千米/秒以上，物体的轨道就会变为双曲线，轨道更不是封闭的了，连太阳引力也摆脱了。

从地球表面出发相对于地球的第三宇宙速度相对于太阳是多大？

上述三个宇宙速度都是从地球表面出发相对于地球的，如果从火星表面出发相对于火星，它的宇宙速度要小于地球的宇宙速度。当然地球上空的宇宙速度和地面的也是不同的。地球上的物体想脱离太阳（即第三宇宙速度）着重考虑的是地球的影响，而地球本身想脱离太阳就必须要考虑太阳的影响。我们知道地球的公转速度为29.8千米/秒，它是相对于太阳的。16.7千米/秒的第三宇宙速度是相对于地球质心的，如果是相对于太阳，那这个第三宇宙速度就是29.8+16.7=46.5千米/秒。因此在地球轨道的位置，地球想脱离太阳，29.8千米/秒的速度显然是不够的。也就是说如果是相对于太阳，第三宇宙速度是大于地球公转的速度的。所以地球是飞不出太阳系的。

地球自身从轨道出发相对于太阳的宇宙逃逸速度

当然了，地球想脱离太阳，速度用不着46.5千米/秒，这是因为第三宇宙速度是地球上的物体从地球出发去挣脱太阳引力的速度，这个物体除了挣脱太阳引力，还要克服地球的引力。而地球绕着太阳转，只需要考虑太阳引力就行，脱离太阳相当于它的逃逸速度，即是它公转速度的√2倍，也就是29.8x√2≈42.13千米/秒。也就是说地球想飞离太阳系，其相对太阳的速度必须达到42.13千米/秒才行。

由此也看出，即使同一位置（都是地球轨道），但逃离环境和逃离对像不同（地球和地球上的物体），其宇宙速度也是不同的。

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