地球速度達30千米秒，比第3宇宙速度快很多，為何沒飛出太陽系？

數百年前，人類曾經認為地球就是宇宙的中心，日月星辰都在圍繞著地球運動，後來人類才漸漸意識到這種觀點太天真了。時至今日，我們早已知道地球只不過是太陽系中的一顆行星，它與太陽系中的眾多天體一起圍繞著太陽公轉。

我們都知道，第1、第2和第3宇宙速度分別為7。9千米/秒、11。2千米/秒、16。7千米/秒，它們分別對應一個物體在僅憑自身慣性，並且不計阻力的情況下環繞地球執行、脫離地球引力場以及飛出太陽系所需的最低速度。

據此我們似乎可以認為，在圍繞太陽公轉的過程中，地球的運動速度應該比第3宇宙速度慢才對，然而實際情況卻並非如此，因為現代科學早已確認，地球的公轉速度大約為30千米/秒。所以問題就來了，地球速度達30千米/秒，比第3宇宙速度快很多，為何沒飛出太陽系呢？

對於一個天體而言，當其附近的某個物體運動速度達到了一個特定的值，這個物體就可以脫離該天體的引力場，這個速度就被稱為該天體的“逃逸速度”，這可以透過一個簡單的公式“V = 根號下（2GM/R）”來進行計算（公式中的G、M和R分別指引力常量、天體質量以及該物體與天體質心之間的距離）。

我們將地球質量（約5。965 x 10^24千克）、地球半徑（約6371000米）代入上述公式，再將引力常量取值6。67 x 10^11，就可以計算出地球表面的逃逸速度約為11。2千米/秒，可以看到，這其實就是我們常說的第2宇宙速度。

利用同樣的方法，我們也可以根據太陽質量（約1。989 x 10^30千克）、日地平均距離（約1。5 x 10^11米）計算出，在地球的位置上，物體相對太陽的逃逸速度約為42。2千米/秒。

也就是說，地球的執行速度必須要達到42。2千米/秒，才可以脫離太陽的引力場，進而飛出太陽系，顯而易見的是，由於地球的速度只有30千米/秒，遠低於太陽的逃逸速度，因此“地球沒有飛出太陽系”這種現象也就是理所當然了。

那為什麼第3宇宙速度只有16。7千米/秒呢？其實第3宇宙速度指的是，地球表面的物體在僅憑自身慣性，並且不計阻力的情況下飛出太陽系所需的最低速度，也就是說，第3宇宙速度是以地球作為靜止參照系的。

地球30千米/秒的公轉速度，是以太陽作為靜止參照系，這就意味著，假如我們在地球表面沿著地球公轉方向發射航天器，就可以藉助到地球的公轉速度，在此基礎上，只需要再增加12。2千米/秒的速度，航天器就可以達到太陽的逃逸速度42。2千米/秒，進而飛出太陽系。

然而12。2千米/秒並不是第3宇宙速度，這是因為航天器還必須克服地球的引力束縛。從能量的角度來講，從地球表面發射的航天器飛出太陽系需要的最低動能，其實就是地球表面的逃逸速度（也就是第2宇宙速度11。2千米/秒）所對應的動能，再加上12。2千米/秒的速度（即地球公轉速度與太陽逃逸速度的差值）所對應的動能。

我們知道，物體的動能與其運動速度的平方成正比，這裡我們將地球的逃逸速度記作V，將地球公轉速度與太陽逃逸速度的差值記作ΔV，就可以得到，從地球表面發射的航天器飛出太陽系需要的動能所對應的速度 = 根號下（V^2 + ΔV^2）。

簡單計算後就可以得出，這個速度約為16。56千米/秒，其實這就是第3宇宙速度，至於為什麼不是16。7千米/秒，其實是因為我們取值的精度問題，實際上，在上述的計算過程中，假如我們將地球的公轉速度取值為更精確一點的29。8千米/秒，就可以得到“16。7千米/秒”這個近似結果。

總而言之，因為地球的公轉速度是相對於太陽而言，而第3宇宙速度是相對於地球而言，所以我們不能將這兩種速度進行直接比較。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見。

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