第二宇宙速度,也被称为逃逸速度,是指一个物体要摆脱地球引力束缚,飞入太空所需的最小初始速度。其计算方法基于经典力学中的能量守恒定律和引力势能的概念。
具体来说,第二宇宙速度 \(v_e\) 可以通过以下公式计算:
\[ v_e = \sqrt{\frac{2GM}{R}} \]
其中:
– \( G \) 是万有引力常数,约为 \( 6.67430 \times 10^{-11} \) N·(m/kg)²。
– \( M \) 是地球的质量,约为 \( 5.972 \times 10^{24} \) kg。
– \( R \) 是地球的半径,约为 \( 6.371 \times 10^6 \) m。
通过代入这些数值,我们可以计算出第二宇宙速度的大致值。计算过程如下:
\[ v_e = \sqrt{\frac{2 \times 6.67430 \times 10^{-11} \times 5.972 \times 10^{24}}{6.371 \times 10^6}} \]
\[ v_e \approx \sqrt{1.235 \times 10^{14}} \]
\[ v_e \approx 1.112 \times 10^7 \text{ m/s} \]
因此,第二宇宙速度约为 11.2 km/s。这意味着任何物体要摆脱地球引力,飞入太空,其初始速度必须至少达到 11.2 km/s。这个速度对于火箭发射来说是非常重要的参考值,确保航天器能够成功进入轨道或飞向更远的深空任务。