发射火箭必须达到第一宇宙速度才能飞出大气层,这是中学课本中就已经告诉我们了!这个第一宇宙速度最早是牛顿提出来的,进入宇航时代后就成了人类飞出地球的“秘籍”!从发射的第一颗卫星开始到正要远征火星的“天问一号”,一直都没有改变过!
为什么要第一宇宙速度才能飞出地球?牛顿在1687年发表《自然科学的哲学原理》中一起发表了万有引力定律,揭示了宇宙中的天体之间的相互作用和地球上物体的自由落体运动,其实就是一个道理!
- 天体之间的引力和它们的质量成正比,与距离的平方成反比
- 地球表面的自由落体运动,下落的物体和地球所受的引力是一样的,物体下落的同时,其实地球也向物体靠近了一丢丢
牛顿发现了万有引力之后,他也考虑了一种离开地球的方式,但其实他当时根本就没想到以后真的能用这种方法离开地球!那么是什么方法呢?
《自然哲学的科学原理》中牛顿设想的离开地球的方法
看起来也非常简单,地球不是一个超级球体么,我们在地面上行进的时候其实是在绕一个半径大约6370千米的圆,不过到当时为止也只有为数不多的航海家完成了环球航行,绝大多数人只是绕了这将近4万千米左右的圆周一部分而已!
那么当我们速度足够快时,这个绕地心同时会产生“离心力”,当“离心力”和重力相等时,这个物体就可以克服重力一直保持圆周运动而不至于落到地面上!而此时绕地球的线速度就是第一宇宙速度!