1樓:談天口
地球周長40000公里
衛星距離地面大約200公里,那麼衛星繞一圈(假設是圓形,橢圓的話差別不大)大約是40628公里
90分鐘=5400秒
衛星繞地球速度:40628/5400≈7.5公里/秒這個速度衛星可以輕鬆做到吧
2樓:
這個題感覺是在釣魚,不知道提問者在第幾層。
負一層:地平論、陰謀論信仰者,(有請烏鴉哥掀桌子);
第零層:智力低下或認知障礙等,不宜與論;
第一層:常識以下且無自知之明,地球那麼大,怎麼可能九十分鐘繞一圈,呵呵;
第二層:常識水平,有自知之明,找個懂行的人問問,哦,原來如此,漲知識了;
第三層:常識以上,記憶力和邏輯思維能力尚可,知道國際空間站 90min 繞地一周,以此類推龍飛船當然也可以做到;
第四層:高中理科生, LEO 算過很多遍,結論都背得了,手算也可以,不過引數記不得了;
第五層:理科生以上,航天愛好者以下,極端情況無法做到、理想情況可以做到;
……第空叉管理層:你這邊想個辦法繞開法律限制下個單,我們這就做給你看。
3樓:
當然可以。樓上 @非對稱的蟲洞 已經給出計算過程了。
不過考慮到題主對高中物理可能了解不多,解釋一下計算的意義還是很有必要的。
我們來看計算過程(如果讀者對大段計算無感,可以暫時跳過去看我後面的敘述)。
萬有引力 , , 是地球質量(對初中物理不熟悉的讀者可以將本文中所有「質量」讀作「重量」;學過初中物理的就不要了,否則考試會扣分), 是軌道半徑。我這裡略去了力的方向(這是顯然的),不過高中生不要學我(印象中高考不寫要扣分)。
不少讀者可能不會對上面的計算感到滿意,那麼請看這裡。
我猜題主的想法是:坐飛機跨一大洲都要半天到一天呢,飛船怎麼可能乙個半小時就繞地球一圈?
這裡的問題在於,大多數人對一些常見物理量的數量級毫無概念。
大家都聽說過第一宇宙速度,這是在地球表面飛行的衛星想要不掉下來,所需的飛行速度。用稍物理一點的話說,就是衛星繞地球圓周運動的慣性離心力能抵消地球重力(高中生老老實實用向心加速度去做,不要學我說慣性離心力)。當然實際上並不存在這樣一顆衛星,因為在地球表面飛行會遇到極大的空氣阻力,所以真實的衛星都在外太空飛行;不過這不妨礙我們提出乙個假想中的數字。
這個速度有多快呢?7.9km/s。
注意不是km/h(千公尺每小時),是km/s(千公尺每秒);如果要換算成km/h的話,那大約是28440km/h。作為對比,汽車的通勤速度大約是70km/h,高鐵的速度約350km/h,飛機的巡航速度則是900km/h左右。
看到了吧?第一宇宙速度是乙個非常高的速度,它比飛機的巡航速度要高出乙個半數量級(也就是快31倍多)。
你可能會想,真實的衛星畢竟是在外太空飛行的,情況是否有所不同呢?可以證明的是,衛星想停留在那個軌道上不掉下來的速度隨軌道公升高而降低。衛星在外太空飛行,這軌道當然比地球表面要高得多。
這是否意義著,真實的衛星飛行速度比第一宇宙速度要慢?答案是會,但不明顯。
我們可能感覺,衛星的飛行高度那麼高,它的飛行速度應該會降低很多吧?實際上衛星雖然很高,但這是相比起飛機飛行高度、地面的樓房高度這些日常生活中常見的高度而言的,和地球半徑比差得遠呢。大多數衛星的軌道高度大約是幾百千公尺,但地球半徑足足有6371千公尺之多,衛星軌道增加的那點高度根本不夠看。
所以大多數衛星的飛行速度只比第一宇宙速度慢一點,大約7.8km/s這個樣子。不過,也有小部分衛星的軌道高度大於地球半徑,例如北斗導航衛星、風雲四號氣象衛星等等。
這些衛星處於中、高軌道或地球同步軌道,它們環繞地球一圈所需的時間就長了。特別地,地球同步軌道上的衛星繞地球一圈恰好需要一天,換言之它們的角速度和地球自轉角速度恰好相等,因此地球上的人看來它們彷彿「釘」在天上不動。當然,將這些高軌道衛星發射到天上耗費的燃料比低軌道衛星要多得多了。
當然有些讀者可能會問,你說的這些我都懂,可是衛星為什麼飛這麼快(讀作:gē zǐ wèi shén me zhè me dà )?答主想嘗試一下回答這類問題。
首先,答主猜測:你可能受到日常生活的影響,潛意識地認為物體保持高速運動需要持續受到極大的推力。然而牛頓第一定律告訴我們,不受外力的物體保持靜止或做勻速直線運動。
日常生活中的物體需要受到推力才會運動是因為它們受到地面摩擦力和空氣阻力。外太空幾乎沒有空氣,因此幾乎沒有空氣阻力,它不在地面自然也不會受到地面摩擦力。所以只要有什麼東西把衛星推動到這麼高的速度,衛星就能保持這個速度一直飛下去(當然它會受到地球引力,但衛星速度方向與地球引力方向垂直,因此地球引力只改變速度方向,不改變速度大小)。
那麼是什麼把衛星推動到如此高的速度?答案是火箭。在一次近地軌道的發射任務中,火箭的重量大約是衛星的30倍。
這30倍的質量中,超過90%是火箭燃料。作為對比,一輛常見的小轎車重一噸多,加滿汽油大約50千克,車的重量是燃料的20倍多;波音737重約80噸,燃油約20噸,飛機的重量是燃料的4倍。而火箭與衛星的情況要反過來,燃料重量是衛星的近30倍。
也就是說,推動同樣重的東西,火箭需要的燃料是飛機的120倍,是汽車的600倍。這些燃料全燒沒了,用於推動衛星公升空。
燒了這麼多的燃料,衛星能不快嗎?
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