重力加速度推导过程

       人类什么时候才能飞到宇宙边缘？
       科学家说：如果
       达到第六宇宙速度
       ，那么就
       有可能实现
       。在科学技术的发展下，人类正迈着稳健的步伐，
       一步步迈向宇宙
       。
       但是目前，人类能够达到的也
       仅仅是第三宇宙速度
       。想要做到飞到宇宙边缘，还需要
       继续探索与研究
       。


       今天我们就来了解一下宇宙的边缘在哪里？什么是宇宙速度？如今还能否进一步加速？是否有可能达到第六宇宙速度呢？
       宇宙的边缘在哪里？
       在浩瀚的宇宙中，人类一直想要探索
       宇宙有多大
       。然而随着科学家们不断地探索，却发现宇宙的
       广阔
       几乎
       令我们难以想象
       。
       从最初的我们观测到太阳系，到银河系，到本星系群，再到
       本超星系群
       。我们以为
       这就到达了宇宙的边缘
       ，然而后来科学家们又发现了更大的地方，
       拉尼亚凯亚超星系团
       。但是这一切并没有结束，因为在还有更大的存在，
       北冕座长城
       ，然而这
       也不是宇宙的边缘
       。


       如今我们了解到，可观测宇宙的半径为
       465亿光年
       ，如果我们达到第六宇宙速度，也就可以达到光速
       在宇宙中漫游
       。然而即便是
       以光速行进
       ，我们仍然需要大约
       1500年
       才有可能到达宇宙边缘。
       那么我们什么时候能达到第六宇宙速度呢？宇宙速度又是什么意思呢？


       宇宙速度是什么？
       宇宙速度指的是
       物体从地球出发后，能够脱离天体重力场的初始速度
       。
       根据牛顿的力学研究，在宇宙中存在一种
       万有引力
       。每个有质量的物体都会用自己的引力吸引其他的物体，引力地打掉和物体的质量的
       乘积成正比
       ，而与物体之间的距离的
       平方成反比
       。


       在引力的作用下，围绕在天体周围的物质会
       以一定的周期和轨道绕其公转
       。绕行的物体在万有引力下形成的重力加速度，和公转的向心加速度相同，因此其运动的轨迹就以
       圆周方式呈现
       。
       根据牛顿
       万有引力公式和向心力公式
       ，科学家们
       首先推算出了三大宇宙速度
       ，即第一、第二、第三宇宙速度当物体的运动速度。而后科学家们在不断地探索宇宙过程中，又
       陆续推导出了其他三大宇宙速度
       。他们认为当我们的技术达到第六宇宙速度时，就有机会飞到宇宙边缘，而目前我们的宇宙速度，在一定程度上
       已经达到第三宇宙速度
       。


       接下来就依次为大家介绍一下宇宙6大速度，在每一等级的宇宙速度下，我们可以到达哪里，可以做什么。
       第一宇宙速度
       第一宇宙速度也可以称为
       环绕速度
       ，是指物体发射的速度达到
       7.91千米/秒
       。这些物体会紧贴地球在地球表面，并围绕地球做圆周运动。我们的
       人造卫星和航天器
       已经达到了这个速度。


       当然这些飞出地球的卫星和航天器会在地球上方大约
       120公里
       的位置飞行，此时受到的来自地球的引力
       会比在地面小
       ，因此它们的飞行速度只要达到大约
       7.8千米/秒
       即可。
       当然第一宇宙速度既是人造卫星需要
       达到的最小发射速度
       ，同时也是
       最大的绕行速度
       。一旦超过这个速度，就会
       脱离地球的引力
       ，飞离地球，另外几大宇宙速度同样如此。
       人造卫星的作用
       自前
       苏联在1957年
       ，发射第一颗人造卫星以来，全球大约已经发射了
       6600多颗
       人造卫星，而目前还在工作的卫星
       仅剩下1000多颗
       。
       人类利用这些卫星，可以更好地了解地球，观测地球。这些卫星按照用途可以分为科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。我们一般常见的就是
       应用卫星
       ，数量也是最多的一种卫星，这些卫星在我们的
       生活中起到了重要作用
       。


       比如在生活中，我们依靠这些卫星进行通信、了解近期的天气情况、进行导航定位等等，每一个人造卫星都在地球上方各司其职。也正是因为我们达到了第一宇宙速度，我们才能够
       有这么便捷的生活
       。
       第二宇宙速度
       第二宇宙速度则是指
       要脱离地球引力的速度
       ，所以也叫
       脱离速度
       ，这个速度需要达到
       11.2千米/秒
       。目前人类研究发射的
       行星或卫星探测器
       已经达到了这个速度，它们在脱离地球引力后，会按照曲线
       绕太阳飞行
       。


       在探索行星和卫星的探测器中，有一个卫星比较特殊，那就是
       月球
       。虽然探测器需要飞离地球，但是由于月球作为地球
       唯一的天然卫星
       ，其仍旧受到地球引力的影响，因此从地球上发射的
       探月航天器
       ，只需要初始速度
       不小于
       10.848千米/秒
       就可以。


       行星或卫星探测器的作用
       1977年，美国发射的
       旅行者1号和旅行者2号
       为探索宇宙作出了巨大的贡献。让我们能够了解到太阳系内各大行星的
       具体信息
       ，并且对其卫星展开研究。这对于我们寻找第二地球和研究宇宙
       有着重要作用
       。


       如今两个旅行者号探测器还会从不同的方向
       飞出太阳系
       ，去
       探索太阳系外的宇宙
       。
       第三宇宙速度
       第三宇宙速度就是指，
       航天器摆脱太阳的引力
       ，飞出太阳系需要达到的速度，这个速度为
       16.7千米/秒
       ，不过这个是相对于从地球发射的航天器的
       初始速度
       。
       由于地球绕太阳运动的速度大约为
       30千米/秒
       ，航天器在达到第二宇宙速度时，围绕太阳运动的速度已经达到大约30千米/秒了，此时只需要航天器的速度在往上
       增加12.4千米/秒
       ，就可以
       飞出太阳系
       。


       在太阳系中，旅行者1号和2号已经借助木星和土星的
       引力弹弓效应
       达到了这个发射速度，并且在2013年，美国NASA就回应称，
       旅行者1号已经飞出太阳系，进入星际空间
       。
       第四宇宙速度
       目前人类已经达到了以上三种速度，1991年，科学家们提出了第四宇宙速度。要
       飞出银河系
       就必须要达到第四宇宙速度，但是目前由于银河系的
       中心并非实体
       ，因此很难判断其精确的质量和半径。


       根据科学家粗略计算，航天器需要达到大约
       110-120千米/秒
       才有可能达到第四宇宙速度，不过科学家们认为，如果能够充分利用
       太阳系和地球的线速度
       ，那么就可以使其速度
       降低到82千米/秒
       。
       第五宇宙速度
       在第四宇宙速度下，航天器已经飞到本星系群。若要
       飞出本星系群
       就需要达到第五宇宙速度。科学家根据研究本星系群的直径等，计算得出，需要达到
       1500-2250千米/小时
       才有可能飞离本星系群，来到本超星系群。


       要达到第五宇宙速度首先就要达到第四宇宙速度，即便
       帕克太阳探测器
       已经达到200千米/秒，那也只是
       借助了
       太阳系围绕银河系公转而达到的速度，其初始速度只有
       不到17千米/秒
       。


       因此要研究并达到第五宇宙速度，预计还需要
       花费好几十年的时间
       。
       第六宇宙速度
       第六宇宙速度就是基本上
       就是光速了
       ，光速大约有
       299792千米/秒
       。要让航天器在发射时达到这个速度，并从本超星系群来到
       更大的拉尼亚凯亚超星系团
       ，才有可能逐渐接近宇宙边缘。


       但正如文章开头所述，我们的宇宙远比我们
       想象得更大
       ，
       并不是说我们达到了第六宇宙速度就能飞到宇宙边缘
       。
       更重要的是我们要有足够的时间，去抵达宇宙的边缘，这就不光要考虑航天器的速度，还需要
       考虑航天器飞行的寿命
       。否则即便是我们有机会达到光速，也没有办法
       真正地飞到宇宙边缘
       。
       不过，我们回想一下，科学家们从上世纪五十年代，开始突破第一宇宙速度，
       如今半个多世纪过去
       ，我们已经达到了第三宇宙速度。那么我们有理由相信，
       在未来有一天
       ，我们可以对第四、第五、第六宇宙速度进行
       逐个击破
       。

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