一颗卫星绕地球运行的速度是7.9x10 卫星环绕地球的速度是7.9千米每秒,是怎么测算出来的题 _知识分享

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本文参加 #科学了不起# 系列征文赛。
关于7.9千米每秒有一个如雷贯耳的名字：第一宇宙速度，但更准确的说，7.9千米/秒的原意是在地表环绕不落下的速度，而近地轨道上的速度则要稍稍小一些，但由于相差不大，大家就将这个7.9千米/秒直接作为第一宇宙速度了！

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如何计算第一宇宙速度？
早在400多年前牛顿在《自然哲学的数学原理》中就提出了计算宇宙速度的雏形。牛顿发现万有引力天的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比，将地球看成是一个天体，那么地面上的物体看成是另一个天体，那么他们之间的引力，也就是我们俗称的重力就可以计算出来了！
测量万有引力常数但比较可惜的是在牛顿时代还有一个关键的数据没有测量出来，要不然牛顿就能计算出第一宇宙速度了，这就是万有引力常数，如果这个准确的数值，那么其他数据即使再准确也没有用！牛顿尝试了一切方式，但因为这个值实在太小，只能作罢！

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牛顿的万有引力公式裸奔了100多年你后终于被卡文迪许用扭称巧妙地解决了，以光束来放大引力作用，卡文迪许测得了准确的万有引力常数，因此万有引力公式的应用才得以普及。
如何计算第一宇宙速度其实并不一定需要第一宇宙速度才能飞出地球，假如有一个够高的梯子，那么即使蚂蚁爬也能爬出地球，但很可惜我们造不出来，那么还有什么简单的办法能飞出地球呢？暴力模式-速度即可解决问题！

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我们知道地球是一个球体，那么我们在地球上无论以什么方向飞都会有一个水平分量的速度（除了垂直向上），而这个速度将会产生一个与地球重力对抗的“离心力” 。

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离心力计算公式

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万有引力计算公式
连个公式计算出来的力相等的条件下，那么就可以推导出第一宇宙的计算公式为：

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公式稍稍变形了一点点，还能认出来吗？
第一宇宙速度的R是地球的平均半径6370千米计算的，如果在标准的卡门线比如100千米的高度上，这个速度将会小那么一点点，大概是：
6370千米的地球平均半径处，环绕速度：7903.117米/秒
100千米高度的地球与太空交界线，速度：7841.8043米/秒
400千米的国际空间站轨道高度，环绕速度：7666.088米/秒
差的并不是太大，但有朋友问你国际空间站速度的时候肯定不能回答7.9千米/秒，因为7.6千米/秒即可让国际空间站跑一个圆形轨道了，如果高于这个速度，那么它会到更远的轨道或者跑出一个椭圆轨道来。

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太阳系的逃逸速度是16.7千米/秒，地球公转速度超过30千米/秒，为什么地球还没逃走？
这可能是人想不明白的道理，但其实这样的理解并不正确，因为地球环绕太阳系公转的速度30千米/秒，这个速度产生的“离心力”是地球对抗太阳引力的，简单的说地球公转的速度产生的“离心力”刚好和太阳与地球引力平衡，因此地球才能在轨道上一圈圈地转了四十几亿年！

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而从地球轨道上逃逸则需要逃离太阳的速度，各位可以按逃逸速度计算下，这个速度大约是42.2千米/秒，而从地球向太阳系外逃逸则需要同时摆脱地球和太阳的引力，因此这个速度计算方式为：
v=√第二宇宙速度^2+（逃离太阳速度-地球公转速度）^2=√11.2^2+(42.2-29.8)^2=16.7千米/秒。
所以地球还远未达到逃离太阳系的速度，它的差额是12千米左右，而在地球上向太阳系外法身探测器，那么速度需要16.7千米以上！

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【一颗卫星绕地球运行的速度是7.9x10 卫星环绕地球的速度是7.9千米每秒,是怎么测算出来的题】但为什么很多探测器发射速度并没有达到16.7千米/秒，为什么它们还能飞出太阳系？那是因为它们获得了引力弹弓的加速，这些利用弹性碰撞原理的加速是免费的，比如木星土星天王星海王星都可以加速，只不过要设计出一条非常巧妙的轨道来利用它们的引力。