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速度 第一、二、三宇宙速度經(jīng)常被提起，為什么很少提起第四宇宙速度？

第四宇宙速度
其實關于宇宙速度的概念并不難理解，而且我們比較熟悉的是宇宙第一速度、宇宙第二速度、宇宙第三速度。
至于第四宇宙速度，很少被人提及，它的意思是從地球出發(fā)，擺脫銀河系的引力，沖出銀河系所需要最低速度，不過，這個宇宙速度很雞肋，因為它的數(shù)值還無法確定，甚至可以說這個數(shù)值對我們而言并沒有多大意義。那具體是咋回事呢？
宇宙速度的咋來？
我們需要從第一宇宙速度說起，傳統(tǒng)的說法就是第一宇宙速度是環(huán)繞速度，不過，我個人覺得這個說法并不容易理解，我們可以從牛頓思考萬有引力定律的方法來理解。牛頓在自己的著作《自然哲學的數(shù)學原理》當中，描述了他思考萬有引力定律的方法，我們現(xiàn)在也管這個叫做牛頓大炮。


速度 第一、二、三宇宙速度經(jīng)常被提起，為什么很少提起第四宇宙速度？
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那具體是咋回事呢？假設我們擁有一臺理想的大炮以及一顆理想的炮彈。自由落體如果我把炮彈舉高到一定的高度，然后放手，那這個炮彈就會自由落體，掉到地上。


速度 第一、二、三宇宙速度經(jīng)常被提起，為什么很少提起第四宇宙速度？
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拋物線如果用大炮把炮彈打出去，讓炮彈得到一定的初速度，這時候就是一條拋物線。

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第一宇宙速度那如果這個時候，我們讓炮彈打出來的速度達到7.9km/s，那炮彈就可以繞著地球轉(zhuǎn)圈了。為什么會這樣呢？我們可以思考一下剛才的拋物線運動，在炮彈運動過程中，其實地面是幾乎不變的，但是炮彈由于引力作用，就會有一個朝著地面落下的趨勢。


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但是，如果我們仔細思考一下，地球其實是個曲面。（地球是球狀的）所以，其實地面是向下彎曲的。之前之所以會落在地上的本質(zhì)原因是因為地面下落的幅度比炮彈下落的幅度小。如果炮彈下落多少距離，地面就像下落多少距離，那炮彈就永遠不會落到地面上，也就是繞著地球做圓周運動了。所以，我們管幾乎貼著天體表現(xiàn)做圓周運動的速度叫做：第一宇宙速度。而在地球上速度達到7.9km/s時，就可以做到。
第二宇宙速度但是，如果我們在第一宇宙速度的基礎上不斷地進行加速炮彈，炮彈可能會走一個更大的圈子，但并不一定能夠擺脫地球的引力束縛，說白了就是還在地球的勢力范圍之內(nèi)。
那什么時候才能擺脫地球的引力呢？
當速度達到一定程度時，也就是第一宇宙速度的1,41倍（實際就是根號二倍），這個時候就可以擺脫地球的引力束縛，在地球上這個速度是11.2km/s，也被我們稱為第二宇宙速度。
第三宇宙速度而第三宇宙速度也好理解，就是要擺脫太陽的引力束縛，離開太陽，這個速度是多少呢？通過萬有引力定律進行求解，得到的結(jié)果是16.7km/s。
（這里要注一下，第三宇宙速度指的是在地球上出發(fā)，擺脫太陽引力束縛所需要的最低速度。）


速度 第一、二、三宇宙速度經(jīng)常被提起，為什么很少提起第四宇宙速度？
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無論是哪個宇宙速度，說白了都和引力自身是息息相關的。第四宇宙速度
對銀河系的了解不夠而第四宇宙速度，是從地球出發(fā)，要擺脫銀河系的最低速度。這意味著它自身會和銀河系的質(zhì)量有關系。但這時候問題就來了，銀河系邊界在哪，我們是不能確切知道的，下面這張我們常看到的銀河系的圖，實際上是觀測+模型+理論計算得到的。我們會發(fā)現(xiàn)，關于銀河系的半徑一直在變化，銀河系的恒星數(shù)也一直在調(diào)整，這些變化和調(diào)整就是基于更先進的觀測技術得到的。


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而更本質(zhì)的原因是，我們沒能力到銀河系的上方給銀河系拍照。這些指標定不下來，實際上銀河系的質(zhì)量就很難確定下來。但這還不是最難做到的，畢竟上文講的都是我們可以觀測到的銀河系的情況，但銀河系當中還存在著我們看不到的東西，那就是暗物質(zhì)，而且暗物質(zhì)的含量還不少，就宇宙總體來看，暗物質(zhì)的比例比已知物質(zhì)的5倍還要多。


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也就是說，我們甚至都無法知道銀河系當中暗物質(zhì)的提供的引力到底有多少。基于許多的不確定性，我們很難能夠得到從地球出發(fā)，脫離銀河系引力所需的最低速度到底是多少，因此這個第四宇宙速度的大小也就確定不下來了，變得很雞肋。沒有實際的指導意義當然，讓第四宇宙速度變得更加無意義的是，目前的技術根本不足以讓人類脫離銀河系。人類現(xiàn)在的探測器只能勉強擺脫太陽的引力，勉強離開太陽，人類對它們的控制力幾乎為0。而太陽的尺度相對于銀河系簡直小到像一粒沙子。銀河系像太陽這樣的天體大概就有1500億~4000億顆，恒星系數(shù)不勝數(shù)，銀河系的半徑都有幾萬光年的尺度，也就是跑都要跑幾萬年，這對于人類而言簡直就是天文數(shù)字，何談擺脫銀河系的引力？

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