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简单:因为引力势能被定义成负数。距离地球越高、越远,势能越大,在无穷远处达到最大值 0。飞船总能量为 0,其实就是说它的动能和势能相等,正负抵消。
接下来的推算就很简单了,只需要一点初中物理知识:
这个速度 v,就是第二宇宙速度,那个让飞船在宇宙边缘速度趋近于 0、但永远不会倒回来的发射速度。把万有引力常数 G、地球质量 M、地球半径 R 代入,算出的值就是 11.2 公里/秒。在这个速度下,飞船将彻底脱离地球引力圈,被一个更大的引力源俘获:太阳。
如果我们把润学分为小、中、大三档,那么达到第一宇宙速度、与地球保持距离,可谓「小润」;达到第二宇宙速度,被太阳引力俘获,在太阳轨道上获得永久居留权,可谓「中润」。至于逃离太阳系的「大润」,有没有办法呢?
有,而且还比你想象的还简单。
飞出太阳系的「第三宇宙速度」,只需每秒 16.7 公里,比第二宇宙速度稍高一点而已。
这简直容易得令人意外:太阳引力比地球强 33 万倍,但飞出太阳只需要比飞出地球快 50% 不到?
原因在于,地球近 30 公里/秒的公转速度帮了大忙,它提供了大部分动力来源,而且免费。如果地球不存在,在相当于地球的位置上直接发射飞船,那第三宇宙速度可就是 42 公里/秒了。
不过飞出太阳系也不意味着彻底自由。
太阳系只是茫茫银河的一个点,绕着银河系中心黑洞公转,飞出太阳系的你仍然在银河系中心黑洞的引力场中。
要想飞出银河系,进入星际空间,至少需要 120 公里/秒。鉴于太阳系有个公转速度可以借力,给你打折到 82 公里/秒吧(第四宇宙速度)。
在茫茫宇宙,银河系也只是一个点而已。
我们家地球所在的银河系和隔壁小区仙女座星系、以及其他 50 个星系,组成了一个更大的结构:室女座星系群,直径 1000 万光年。要想飞出星群,进入更大的世界,需要 2000** 公里/秒(**第五宇宙速度)。
然而星系群在宇宙中仍然是一个点。室女座星系群和隔壁小区——附近约 100 个星系群,组成了室女座超星系团,直径 1~2 亿光年。要想飞出这个星团,需要第六宇宙速度。由于观测数据不够精确,已经很难估算了,不过起码也得每秒上万公里吧。
第四宇宙速度以上都属于「超大润」,你们看看就好,因为实在不知道怎么达到。
举几个日常的例子,体会一下残酷的现实:高铁和 F1 赛车的最高时速 400 公里,约合 0.1 公里/秒;民航客机巡航速度一般每小时 900 公里,约合 0.25 公里/秒;超音速飞机能达到 1200 公里以上的时速,折合成秒速也就 0.3~0.4 公