第一、第二、第三宇宙速度都经常提,为什么很少有人说第四宇宙速度?
这是因为对人类来说,第四宇宙速度还没有意义。
那么所谓“第四宇宙速度”是什么呢?就是从地球来说,有了三个宇宙速度,即环绕地球、逃离地球、逃离太阳系的速度,这几个速度分别为7.9km/s、11.2km/s、16.7km/s。那么第四个要逃离的就是银河系了,所谓第四宇宙速度就是逃离银河系了。
而从环绕速度和逃逸速度这两个宇宙通行的速度来看,所谓第四宇宙速度实际上就是银河系的逃逸速度。环绕速度和逃逸速度对于银河系内的所有天体都适用,所以脱离了地球说速度,只有环绕速度和逃离速度,无须说什么第四宇宙速度。
天体逃逸速度公式:
v=√(2GM/R)
式中,v为逃逸速度,G为天体质量,r为天体半径。
根据这个公式,我们可以计算出银河系的逃逸速度。银河系的质量约为2000亿个太阳质量,这种大尺度天体概念没必要那么精准,我们把太阳质量四舍五入设为整数得2x10^30kg,乘以2000亿得银河系质量为4x10^41kg,银河系半径为10万光年,代入逃逸速度公式计算得:
√【2x(4x10^41)x(6.67x^-11)/9.46x10^20】≈237.5km/s
逃出银河系的速度需要237.5千米每秒,这就是所谓的第四宇宙速度。这个所谓银河系逃逸速度,只是指在银河系边缘地带一个大致逃离的速度,各种飞行器在银河系里面受到各种各样天体的引力影响,甚至被某一个天体捕获,比如银心黑洞,这个速度就很难说了。就是被太阳引力捕获,在太阳表面的逃离速度也需要617.7km/s,所以这个第四宇宙速度有什么意义呢?
人类现在的航天活动还只能在太阳系,所以有第三宇宙速度就够了。人类飞行器现在最快的就是帕克太阳探测器,它现在围绕着太阳大气层在近距离探测太阳,目前速度约100多千米每秒,在2024年12月份,在距离太阳600万千米处,可达到每秒约200千米。这个速度是依靠太阳引力弹弓效应不断加速得到的。
大家不要担心帕克号会被太阳引力捕获,在太阳表面逃逸速度需要617.7km/s,但根据逃逸公式计算,在距太阳表面600千米处,人造天体的逃逸速度只需要141.15km/s就够了,因此帕克号每秒200千米的速度逃离太阳引力绰绰有余的。
只不过帕克并不想逃离太阳,它在完成既定任务后,将像精卫填海一样,于2025年扑向太阳怀抱,与太阳融为一体,一起葬身火海的还有随身携带的一个内存卡,里面储存了地球上113.7万志愿者的名字,这些人以精神象征支持着帕克号的事业。
所谓第四宇宙速度对人类来说完全没有意义。现在,人类要制造出每秒237.5千米的所谓第四宇宙速度似乎并不是不可能达到,当然这个速度还只是无人探测器的速度,而且还是需要通过大质量天体的引力弹弓多次提速才能做到。但问题是这个速度飞出太阳系都要漫长的时间,更别说银河系了。
每秒200千米速度飞出太阳系需要1500年,237.5千米每秒速度飞出银河系需要1亿2千多万年,人类如果真的要飞出银河系的话,速度不知道要超过这个所谓逃逸速度多少倍,因此这个所谓第四宇宙速度对于人类来说,完全没有意义。
人类要进行恒星际活动,在银河系里面穿行,速度至少要达到每秒数千千米甚至数万千米,或者采用曲速、虫洞穿越等技术,突破光速瓶颈,才有意义。
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