Космические скорости
Первая космическая скорость $$v_1$$ - это наименьшая горизонтальная скорость, которую необходимо сообщить объекту для того, чтобы он мог двигаться по круговой орбите вокруг планеты на заданной высоте над ее поверхностью. Для орбиты, близкой к поверхности Земли, первая космическая скорость составляет 7.91 км/с.
$$v_1 = \sqrt{G \dfrac{M}{R}}=\sqrt{\dfrac{GM}{R_0+h}} $$
$$\text{где,}$$
$$G\text{ - гравитационная постоянная}$$
$$G ≈ 6.67430(15) \cdot 10^{-11} \, м^{3}\cdotс^{−2} \cdot кг^{−1}$$
$$M\text{ - масса планеты}$$
$$R\text{ - радиус орбиты}$$
$$R_0\text{ - радиус планеты}$$
$$h\text{ - высота над поверхностью планеты}$$
Первая космическая скорость на поверхности планет Солнечной системы |
Планета |
Метр в секунду
(м/с) |
Метр в час
(м/ч) |
Километр в секунду
(км/с) |
Километр в час
(км/ч) |
Меркурий |
3018.361 |
10866097.856 |
3.0184 |
10866.097 |
Венера |
7326.411 |
26375077.973 |
7.326 |
26375.078 |
Земля |
7910.078 |
28476281.339 |
7.91 |
28476.281 |
Марс |
3555.515 |
12799855.225 |
3.556 |
12799.855 |
Юпитер |
42574.234 |
153267242.444 |
42.574 |
153267.242 |
Сатурн |
25525.365 |
91891314.637 |
25.525 |
91891.315 |
Уран |
15114.838 |
54413416.566 |
15.115 |
54413.417 |
Нептун |
16660.621 |
59978234.441 |
16.661 |
59978.234 |
Плутон |
855.327 |
3079177.284 |
0.855 |
3079.177 |
Вторая космическая скорость $$v_2$$ - это минимальная скорость, которую необходимо сообщить объекту, запускаемому с поверхности небесного тела, для того, чтобы преодолеть гравитационное притяжение этого тела и покинуть замкнутую орбиту вокруг него. Значение второй космической скорости зависит от радиуса и массы небесного тела, поэтому она уникальна для каждого небесного тела (каждой планеты) и является его характеристикой. На Земле вторая космическая скорость составляет 11,2 км/с.
$$v_2 = \sqrt{2G \dfrac{M}{R}}=\sqrt{\dfrac{2GM}{R_0+h}} = \sqrt{2} \cdot v_1 $$
$$\text{где,}$$
$$v_1\text{ - первая космическая скорость}$$
Вторая космическая скорость на поверхности планет Солнечной системы |
Планета |
Метр в секунду
(м/с) |
Метр в час
(м/ч) |
Километр в секунду
(км/с) |
Километр в час
(км/ч) |
Меркурий |
4268.606 |
15366982.959 |
4.268 |
15366.983 |
Венера |
10361.109 |
37299992.977 |
10.361 |
37299.993 |
Земля |
11186.54 |
40271543.276 |
11.187 |
40271.543 |
Марс |
5028.258 |
18101728.855 |
5.028 |
18101.729 |
Юпитер |
60209.059 |
216752612.932 |
60.209 |
216752.613 |
Сатурн |
36098.318 |
129953943.424 |
36.098 |
129953.943 |
Уран |
21375.609 |
76952191.683 |
21.376 |
76952.192 |
Нептун |
23561.676 |
84822032.593 |
23.562 |
84822.033 |
Плутон |
1209.615 |
4354614.277 |
1.209 |
4354.614 |
Третья космическая скорость $$v_3$$ - это минимальная скорость, которую нужно сообщить объекту, находящемуся около поверхности Земли, для того, чтобы преодолеть гравитационное притяжение Земли и Солнца и выйти за пределы Солнечной системы. Эта скорость позволяет объекту покинуть влияние гравитационных полей планет и достичь межзвездного пространства.
$$v_3 = \sqrt{(\sqrt{2}-1)^2 \cdot {v_{z}}^2 + {v_{2}}^2} $$
$$\text{где,}$$
$$v_2\text{ - вторая космическая скорость}$$
$$v_z\text{ - орбитальная скорость планеты}$$
Третья космическая скорость на поверхности планет Солнечной системы |
Планета |
Метр в секунду
(м/с) |
Метр в час
(м/ч) |
Километр в секунду
(км/с) |
Километр в час
(км/ч) |
Меркурий |
20282.666 |
73017600.708 |
20.283 |
73017.601 |
Венера |
17826.094 |
64173938.256 |
17.826 |
64173.938 |
Земля |
16652.261 |
59948140.266 |
16.652 |
59948.14 |
Марс |
11188.515 |
40278654.198 |
11.189 |
40278.654 |
Юпитер |
60451.962 |
217627063.589 |
60.452 |
217627.064 |
Сатурн |
36320.773 |
130754783.164 |
36.321 |
130754.783 |
Уран |
21560.926 |
77619333.804 |
21.561 |
77619.334 |
Нептун |
23668.785 |
85207625.121 |
23.669 |
85207.625 |
Плутон |
2308.901 |
8312042.513 |
2.309 |
8312.043 |
Четвертая космическая скорость $$v_4$$ - это минимальная скорость в космосе, необходимая для преодоления притяжения галактики в определенной точке. Значение четвертой космической скорости численно равно квадратному корню из взятого с обратным знаком гравитационного потенциала φ в этой точке галактики, при условии установки нулевого гравитационного потенциала на бесконечности.
$$v_4 = \sqrt{-φ} $$
$$\text{где,}$$
$$φ\text{ - гравитационный потенциал}$$