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發(fā)布:2021-11-24 13:17:00編輯:視頻君來源:視頻教程網(wǎng)
宇宙速度
宇宙速度有多快?在日常生活中經(jīng)常會提到“三大宇宙速度”,為什么很少有人提起第四宇宙速度,第四宇宙速度又有多快呢?是否存在第五宇宙速度或者第六宇宙速度呢?
“宇宙速度”是脫離某個天體引力范圍所需的最小速度,比如第一宇宙速度是某個物體圍繞地球做勻速的圓周運動時的速度,一個物體進入軌道后,只要這個物體具備的速度是第一宇宙速度,不需要再加速或增加動力就可以圍繞地球進行勻速運動,第二宇宙速度才是脫離地球引力進入宇宙空間需要的速度。
關(guān)于宇宙速度的研究要從1519年9月20日說起,在這一天麥哲倫率領(lǐng)著他的探險船隊出發(fā),開始了第一次環(huán)球航行,在當(dāng)時人們普遍認(rèn)為大陸是平坦的,而海洋的盡頭是無盡的深淵,而麥哲倫在經(jīng)歷了1082天的航行后證明了一件事:地球是圓球形的。
這一次航行的代價很大,麥哲倫本人死在了航行中,5艘遠(yuǎn)洋海船只剩下1一艘,出發(fā)時一共船員200多名,最后只剩下了18人。但是這一次航行的意義無比重要,打破了地平論對世人的思想桎梏,也促使了天文學(xué)的發(fā)展,推動了科學(xué)的整體進步。
麥哲倫的航行證明了地球是一個圓球,打破了“地平論”的觀點后,促進了力學(xué)的發(fā)展,也為牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力掃平了障礙。引力的概念對于人類的航天探索十分重要,是人類探索研究宇宙中天體運動必不可少的關(guān)鍵理論,隨著物理學(xué)的發(fā)展,愛因斯坦在相對論給了引力一個全新的定義“時空彎曲”。
人類想要離開地球,需要面對的最大難題就是地球的重力,只有具備一定的速度后,才可以擺脫引力的限制,拋開第一宇宙速度和第二宇宙速度這兩個離開地球的宇宙速度,第三宇宙速度就變得重要了,想要從地球出發(fā)并且離開太陽系,必須達到第三宇宙速度16.7千米/秒。
一個物體達到第二宇宙速度離開地球后,這個物體仍然會受到太陽引力的影響,只有實現(xiàn)第三宇宙速度后,才能離開太陽系,目前人類已經(jīng)可以實現(xiàn)第三宇宙速度,但是現(xiàn)在人類還無法離開太陽系,因為太陽系的范圍要比我們想象的大很多,就算一直保持第三宇宙速度也需要十分漫長的時間才能離開太陽系,在離開太陽系后仍然需要走上很遠(yuǎn)才能抵達其他恒星系。
可能很多人已經(jīng)猜到了,第四宇宙速度就是離開銀河系需要的速度,如果你從地球出發(fā),想要離開銀河系,你需要保持大約550km/s的速度才行,第四宇宙速度的數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確,因為銀河系的范圍很大,人類的計算可能會存在許多誤差。
目前人類還無法實現(xiàn)第四宇宙速度,銀河系的直徑高達20萬光年,在銀河系中存在數(shù)千億顆恒星,太陽系處于銀河系比較邊緣的地帶,想要從地球出發(fā)并且離開太陽系,需要極其漫長的時間,僅憑第四宇宙速度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,就算是亞光速飛船,離開銀河系的時間可能也要超過整個人類文明的歷史。
在未來很長很長一段時間內(nèi),人類都不可能離開銀河系,所以第四宇宙速度的意義不大,“第五宇宙速度”和“第六宇宙速度”都是存在的,離開“本星系群”的速度就是第五宇宙速度,而離開“本超星系團”的速度就是第六宇宙速度。
本星系群是由包括銀河系在內(nèi)的50個星系組成的天體結(jié)構(gòu),本星系群大約包含了1000萬光年范圍的宇宙空間,在本星系群中,最大的兩個星系是銀河系和仙女座星系,這兩個星系會在45億年后發(fā)生碰撞,最終合并成一個大型星系。
本星系群也只是“本超星系團”的一部分,銀河系所在的超星系團被稱為“室女座超星系團”,在這個超星系團內(nèi),大約有100和本星系群類似的星系群存在,整個超星團覆蓋了1.1億光年的宇宙空間,“第六宇宙速度”就是離開這個超星團所需要的速度。
從理論上來看,想要離開本超星團所需的速度已經(jīng)接近光速,這還是不考慮能源等問題的情況下,“本超星團”是“拉尼亞凱亞超星系團”的一部分,再向上還存在更加廣闊的“雙魚-鯨魚座超星系團復(fù)合體”,這個復(fù)合體星團的長度大約有10億光年,也就是說還存在“第七宇宙速度”“第八宇宙速度”等宇宙速度。
地球之外是太陽系,太陽系之外是銀河系,銀河系之外還存在著更加璀璨的浩瀚星海,目前人類發(fā)現(xiàn)的最大天體結(jié)構(gòu)是“武仙-北冕座長城”,這個超級宇宙長城的長度達到了驚人的100億光年。
對于目前的人類來說,第一宇宙速度和第二宇宙速度十分重要,而第三宇宙速度和第四宇宙速度的用處不大,第五第六宇宙速度更是無法計算。