在经典物理学中,第一宇宙速度是7.9km/s,又称环绕速度,是指地面物体实现贴地环绕的速度。
在经典物理学中,通过能量守恒定律和万有引力定律可以推导其计算公式,即:
(9.1.1)
表示当R等于地球半径r时,计算结果就是地球的第一宇宙速度。
而在共核惯量守恒定律下,对于第一宇宙速度的计算和诠释与经典物理学有很大的不同:
1、在共核惯量守恒定律下,第一宇宙速度的计算公式是:
(9.1.2)
这里的r是地球半径,h是离地高度,R是核心距离,v、d分别是任意地面位置点的自转速度和自转轴距离,其中的q值叫共核常量,在不同共核系中的共核常量值不同,如:
(9.1.3)
这表示第一宇宙速度在空间位置点都有不同的值,而在地面任意位置点有不同的发射速度。
2、第一宇宙速度不是常量,而是一个变量。
在地面上任意一个位置点达到第一宇宙速度的发射速度是不等的,它与地面位置的纬度、海拔高度和自转速度都有关:赤道最小,两极最大;同一纬度点海拔越高越小。
事实上,因为地球不规则,贴地卫星在各个位置点上的公转速度也是不等的。也就是说第一宇宙速度7.9km/s不是常量。
经典物理学清楚这一点,但却选择了忽视,因为不完全明白其机制和原因,更不能推导出其计算公式,那么,这一任务由共核惯量守恒定律来完成。
总之,把第一宇宙速度定为常量,是不严谨也不符合实际的。
3、只有地球两极的第一宇宙速度约是7.9km/s,这是绕地公转的最大速度。
两极因没有自转速度,自转轴距也为零,因此这是地面上第一宇宙速度的最大值。
4、广义的第一宇宙速度,是指任意空间位置点的公转速度,即: