在古代,人类常用的交通工具往往是马、牛等牲畜,日行千里已经是人们速度的极限了。
如果按照正常的行走速度1米/秒来计算的话,加上休息、做饭,吃饭,睡觉等时间,每天行走30公里已经算是非常快了。所以古人从一个地方到另一个地方,如果光靠步行的话往往需要几个月甚至以年来计算。即使是军队的急行军,一天也最多100公里左右。
目前人类奔跑速度最快的还是由运动员博尔特创造,他在9.58秒内跑完100米,平均速度达到了10.438米/秒。
现在的汽车一般限制速度为120公里/小时,即33米/秒左右,民用飞机的一般速度为900公里/小时,也就是说是达到250米/秒,军用飞机的最快速度为X-43A的新型飞机,最高时速达到每小时1.15万公里,既3194米/秒。这些都大大扩大了人类的活动范围。
人类的发展一直都跟我们的运动速度有着密切的联系,也决定了我们的活动空间和视野,同时也跟我们的科技水平的发展产生了不可分割的关系。
所以人类才走出了乡镇,走进了县市,出入省城和全国,走出了国门,可放眼世界各地,正因为交通工具的速度的提升,把地球变成了地球村。所以人们的视线已经不局限于我们的这个地球,而是把目光放到外太空,于是有了航天器,载人飞船,国际空间站,有了登陆月球的壮举,有了探索火星的探测器,有了哈勃望远镜等。
而人类要进入太空,就必须要了解第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。
第一宇宙速度(V1): 航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度,也叫环绕速度(就是航天器在地球大气层外围绕地球飞行,不掉下来所需要的速度)。计算出的V1=7.9公里/秒。航天器距离地面越高空运行,,地面对航天器引力越小,,所以需要的速度也会小于V1。
第二宇宙速度(V2):当航天器超过第一宇宙速度V1达到一定值时,它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星,这个速度就叫做第二宇宙速度,也称逃逸速度(就是航天器脱离了地球引力,在太阳系内飞行的速度)。计算出的第二宇宙速度V2=11.2公里/秒。
第三宇宙速度(V3) 从地球表面发射航天器飞出太阳系,,到银河系中漫游所需要的最小速度,就是第三宇宙速度。计算出的第三宇宙速度V3=16.7公里/秒。这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值,如果方向不一致,所需速度就要大于16.7公里/秒了。航天器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的唯一要素,目前只有很少的几艘宇宙探测器能够达到这一速度。
人类目前制造的探索外太空的飞行器所能达到的最高速度大约为17公里/秒。基本都是由火箭进行发射,单级火箭发射最大速度大约在4.5公里/秒,多级火箭的速度可以超过第二宇宙速度。
对于人类来说,还有个我们通常所知道的音速,也就是声音在空气中传播的速度。其在一个大气压和15℃的条件下速度约为340米/秒。
在人类还是以化学燃料作为动力推进系统,这也大大的限制了人类行进速度。要进行星际旅行,人类掌握的新的动力来源。
速度一直都是以时间为单位来计量的,所以时间和速度就成为了不可分割的整体。时间是需要有一个参考对象而来,而运动速度也一样,都是需要有一个参照物才能知道速度的快慢。
但有科学家提出光的传播跟参照物好像没有关系,无论你以多快的速度移动,或者朝什么方向移动,光始终以相同的速度运动,对任何时间的任何观察者都是一样的。而根据相对论,任何有质量的东西都不能达到光速,而没有质量的物体都是以光速运动的,包括我们熟知的电磁波。这个对于我们来说是很难理解的。
对于走出地球进入外太空的时候,光速就成为了一个衡量距离的一个工具,光速的速度以30万公里/秒的速度在真空中传播。而光年也就是光以每秒30万公里的速度在真空中沿直线传播一年的距离。也就是大约94605亿公里。
还有我们经常应用的电流传播速度也相当于光速(电流传播速度是由带电粒子的有序运动产生的,这个带电粒子的移动每秒也才几厘米左右,但组成有序运动就相当于光速传播了),电磁波的传播速度也相当于光速。
我们再来看几个数据:地球自转的速度为466米/秒,地球绕太阳运动速度约为29.8公里/秒,而太阳系绕银河中心的运动速度大约为220公里/秒。我们生活的世界一直都在不停地运转,就连地球的自转速度都超过了340木/秒的音速。
在地球上来说,对于速度是需要有参照物对比才能进行计算来说,好像很少有人去关注这些速度是怎么计算来的?而我们认识的这些星球为什么会不停地自转和旋转?那么这种运动的动力来源又是从什么地方而来呢?要知道要造成这么大的空间按照相同顺序来运转,其需要的能源是我们根本无法想象的。
而我们对于力和速度的认识还所知甚少,目前人类利用的基本还是以推力为主的能源系统,而以燃料为能源的推力所产生的速度还是不能满足人类探索宇宙太空的需要,而且人类对于所能掌握的最大速度到光速之间好象出现了一个断层,对于以推力为主产生的力最大能达到多大的速度人类并不知晓。
虽然人类已初步掌握了能量的转换关系,如物质燃烧转换为热能,热能转换为动力,水力通过电磁力转换为电能,太阳能转换成电能,风力转换为电能,核能转换为电能,电能又转换为动力等等。依靠这些动能系统产生的推力所产生的速度也限制了人类的前进步伐,也许在我们生活的星球已经足够了,但是这些依然无法满足人类探索太空的需要。所以人类还是被限制在地球这个星球当中,连进入我们最近的月球都非常困难,更不要说大规模的移民其他星球了。
人类要进行星际旅行,除需要我们能够适应外太空的生活环境以外,还需要人类对能量能自由的吸取,同时人类对速度的掌握也需要有更多的认识和应用,并适应高速加速运动速度所带来的压力。
人类在猜想中的反物质力量,虫洞的便捷传输都还处于探索当中。至少我们的宇宙应该还有其他的能源系统使得我们能够自由的转换速度,从人类最基本的步行速度到光速之间的不同速度的掌握,这个应该是人类需要去发现的地方。
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