第一宇宙速度,也被称为环绕速度,是指物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。这个速度是物体能够绕地球飞行而不坠落的最小速度,同时也是人造地球卫星的最小发射速度和最大绕行速度。第一宇宙速度的数值大约为7.9公里/秒。
第一宇宙速度的推导可以通过牛顿的万有引力定律和圆周运动的公式来完成。根据万有引力定律,两个物体之间的引力与它们的质量成正比,与它们之间距离的平方成反比。当物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动时,地球对物体的引力正好等于物体作圆周运动的向心力。通过设定向心力等于万有引力,可以推导出第一宇宙速度的公式为:
v = √(GM/R)
其中,v 是第一宇宙速度,G 是万有引力常数,M 是地球的质量,R 是地球的半径。将地球的质量和半径代入公式,并开平方,可以得到第一宇宙速度的数值为7.9公里/秒。
需要注意的是,由于地球表面存在稠密的大气层,航天器不可能贴近地球表面作圆周运动,必须在一定的高度上才能作圆周运动。在实际应用中,航天器通常在距离地面数百公里的高度上绕地球飞行,此时的环绕速度会略小于7.9公里/秒。