因?yàn)椴缓糜�，“食之無味棄之可惜”來形容第四宇宙速度正合適，為什么這么說？先了解一下幾個宇宙速度的基本定義再解答。

第一宇宙速度：環(huán)繞速度。

第一宇宙速度又稱：航天器最小發(fā)射速度、航天器最大運(yùn)行速度、環(huán)繞速度，是指以地面為參照物達(dá)到7.9千米每秒的運(yùn)行速度。簡單來說，當(dāng)你在地球上，以這個速度扔出一個物體之后，這個物體就可以一直圍繞著地球做勻速圓周運(yùn)動，而不會落向大地。

第一宇宙速度對于我們最主要的運(yùn)用，就是人造衛(wèi)星了。人造衛(wèi)星的出現(xiàn)改變了現(xiàn)代人的生活，但實(shí)際上環(huán)繞地球的衛(wèi)星，會比這個速度小一點(diǎn)。

因?yàn)�，按照力學(xué)理論計(jì)算出的 7.9 公里/秒，只能保證衛(wèi)星沿著地球表面運(yùn)行。實(shí)際上，地球表面存在稠密的大氣層，衛(wèi)星不可能貼近地球表面作圓周運(yùn)動，必需在 150 公里以上，才能繞地球作圓周運(yùn)動。隨著高度的增加，地球?qū)πl(wèi)星的引力會減小，因此在此高度下的環(huán)繞速度約為 7.8 千米/秒。

第二宇宙速度：地球逃逸速度。

當(dāng)以地面為參照物，發(fā)射物體的速度達(dá)到11.2千米每秒，即第一宇宙速度的 √2 倍，這個物體就能沿一條拋物線軌道逃離地球引力的束縛，飛向宇宙。

第二宇宙速度的本質(zhì)其實(shí)是一物體的動能克服該物體的重力勢能時，該物體所需達(dá)到的最小速度。達(dá)到了這個速度才能實(shí)現(xiàn)太空探索，大大小小的探測器才能造訪我們太陽系的鄰居們。

值得注意的是，月球并未擺脫地球引力的范圍，所以從地面發(fā)射探月航天器，是不需要達(dá)到第二宇宙速度的，實(shí)際上其初始速度不小于10.848千米每秒即可。

嫦娥四號任務(wù)月球車效果圖

第三宇宙速度：太陽系逃逸速度。

在充分利用地球公轉(zhuǎn)速度的情況下，即飛行器入軌速度與地球公轉(zhuǎn)速度方向一致時，以地面為參照物，飛行器的速度達(dá)到16.7千米每秒時，就能沿雙曲線軌道飛離地球，并能脫離太陽的引力，飛出太陽系。而這個速度是以離太陽表面無窮遠(yuǎn)處勢能為0而求出的最小值。

目前人類唯一運(yùn)用了第三宇宙速度的探測器就是“旅行者1號”（Voyager 1）。上個世紀(jì)70年代，NASA將代表人類最高成就的太空科技產(chǎn)品的旅行者1號發(fā)射了出去，它的任務(wù)就是飛出太陽系。在經(jīng)過木星土星引力彈弓加速后，現(xiàn)在它已駛?cè)肓送馓�陽系，截止�?018年11月它仍然正常，不出意外它會成為第一個飛出的人造物體。

旅行者1號、2號的運(yùn)動軌跡

被科學(xué)界公認(rèn)的大三宇宙速度之間的關(guān)系

當(dāng)發(fā)射速度V與宇宙速度分別有如下關(guān)系時，被發(fā)射物體的情況將有所不同：

第一種情況：當(dāng)v<第一宇宙速度時，被發(fā)射物體最終將落回地面；

第二種情況：當(dāng)?shù)谝挥钪嫠俣取躹<第二宇宙速度時，被發(fā)射物體將繞地球公轉(zhuǎn)，成為地球的“人造衛(wèi)星”；

第三種情況：當(dāng)?shù)诙�宇宙速度≤v<第三宇宙速度時，被發(fā)射物體將脫離地球束縛，成為繞太陽公轉(zhuǎn)的“人造行星”

第四種情況：當(dāng)v≥第三宇宙速度時，被發(fā)射物體將飛出太陽系。

第四宇宙速度：銀河系逃逸速度。

以地球?yàn)閰⒄瘴�，目前網(wǎng)上估算的是發(fā)射速度貌似達(dá)到120千米每秒時，才有可能擺脫銀河系的引力束縛，飛離銀河系。

但其實(shí)這個速度是一個不太靠譜的結(jié)論，它并沒有被科學(xué)界確認(rèn)，它更多出現(xiàn)在科幻或科普讀物中。

為什么說第四宇宙速度不太靠譜？

首先，逃逸速度取決與要逃逸目標(biāo)的質(zhì)量。對于銀河系，整體質(zhì)量到底有多重？我們目前沒有一個確定的答案。再加上銀河系暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，讓銀河系的質(zhì)量之謎更加撲朔迷離。

其次，目前的第四宇宙速度的數(shù)值，僅僅是依據(jù)牛頓的萬有引力給出的一個估算。但對于像銀河系這樣大的一個宇宙尺度，以萬有引力公式計(jì)算，會產(chǎn)生相當(dāng)大的誤差。

最后，以人類目前掌握的化石燃料，要把推進(jìn)器的速度提升到預(yù)估的第四宇宙速度，是永遠(yuǎn)不可能的，除非人類再掀起一場能源革命。

第四宇宙速度更像人們根據(jù)經(jīng)典認(rèn)知，給出的一個推論。他和大多數(shù)前沿物理理論一樣，無法驗(yàn)證，但為什么這個速度，反而容易被大家所接受，而前沿物理理論的一些概念卻無法被大家接受呢？原因僅僅是因?yàn)�，這種速度推論的邏輯，符合人們的日常經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知。

另外，第四宇宙速度，以及第二第三宇宙速度，都是一個逃逸的最低速度。他們最大的作用在于告訴我們，要逃離我們的所在地所需要的最低能量是多少？

然而，對于銀河系這樣超大的距離，即便人類以后有能力飛離銀河系，也絕對不會以第四宇宙速度來飛離銀河系，因?yàn)檫@樣需要花費(fèi)的時間太長了。人類至少要掌握了近光速或者超光速移動的方法，才有可能飛離銀河系。

總結(jié)

在人類的科技實(shí)力，沒有突破性進(jìn)展的前提下，討論第四宇宙速度，是完全沒有意義的。套用奧康姆剃刀原理所說的，如無必須，勿增實(shí)體。

歡迎關(guān)注@想法捕手，探知科學(xué)，暢游宇宙汪洋。

第一宇宙速度：是指物體緊貼地球表面作圓周運(yùn)動的速度，也就是我們熟知的人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，它約為7.9km/s，計(jì)算公式是V=(gR)^0.5（下同）。

這是目前人類能夠直接達(dá)到的最大速度，約23倍音速。

第二宇宙速度：是指物體完全擺脫地球引力束縛，飛離地球所需要的最小初始速度，它約為11.2km/s。

這是目前人類能夠達(dá)到的極限速度，需要經(jīng)過火箭發(fā)射達(dá)到7.9km/s后，再用霍爾發(fā)動機(jī)進(jìn)行長時間加速后才能達(dá)到11.2km/s，約33倍音速。

第三宇宙速度：是指在地球上發(fā)射的物體擺脫太陽引力束縛，飛出太陽系所需的最小初始速度，它約為16.7km/s。

這個速度是目前人類正在追趕的目標(biāo)。

第四宇宙速度：是指在地球上發(fā)射的物體擺脫銀河系引力束縛，飛出銀河系所需的最小初始速度，它約為110-120km/s。也是指在銀河內(nèi)絕大部分地方所需要的最小航行速度。如充分利用太陽系圍繞銀心的轉(zhuǎn)速，最低航行速度可為82km/s。

但是，由于人類對銀心的質(zhì)量以及半徑等無法取值，對銀河系這個龐然大物知之甚少，無論是“110-120km/s”還是“82km/s”，目前都沒有形成公論，即目前根本無法得出準(zhǔn)確的第四宇宙速度。所以很少有人在正式場合提及第四宇宙速度及其準(zhǔn)確值。

在理論上還有第五宇宙速度（估計(jì)為1500-2250km/s）和第六宇宙速度，就更沒人提了。

答：因?yàn)槿祟悓τ钪娴奶剿鳎�還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到考慮第四宇宙速度的的層面，第四宇宙速度大約是120km/s。

人類現(xiàn)在的飛行器，能達(dá)到第三宇宙速度（16.7km/s），這是相對于地球參考系，能飛出太陽系的最小發(fā)射速度，如果借助木星、土星的引力彈弓效應(yīng)，發(fā)射速度還可以進(jìn)一步降低。

比如旅行者一號和二號，就借助了引力彈弓效應(yīng)，達(dá)到脫離太陽引力的速度，目前朝著太陽系外飛去。

第四宇宙速度，指的是在地球上發(fā)射的物體，能完全脫離銀河系引力的最低發(fā)射速度，大約120km/s，這只是估計(jì)值，因?yàn)殂y河系的精確質(zhì)量目前還存在爭議。

人類目前的航天技術(shù)，根本無法達(dá)到如此高的發(fā)射速度，最厲害的火箭推進(jìn)器，能把飛船加速到20km/s左右，這已經(jīng)是化學(xué)燃料火箭的極限了。

有人可能會想到，帕克太陽探測器的速度，最高達(dá)到了200km/s，不是已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了第四宇宙速度嗎？

其實(shí)這個理解是錯誤的，帕克太陽探測器的發(fā)射速度不超過17km/s，然后在逐漸接近太陽時，被太陽的引力加速到了200km/s，如果帕克太陽探測器背朝太陽方向飛行，根本就飛不出太陽系。

太陽圍繞銀河系中心公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)周期大約2.26億年，公轉(zhuǎn)速度240km/s，地球上發(fā)射的探測器，借助了太陽系的公轉(zhuǎn)速度才得到第四宇宙速度。

此外還有第五宇宙速度，表示擺脫本星系群的最低速度，大約2000km/s；還有第六宇宙速度，表示擺脫本超星系團(tuán)的最低速度，這個速度接近光速。

如果未來人類實(shí)現(xiàn)了星際航行，造出了曲速飛船，那么就可以自由地在各星系間航行，飽覽宇宙的宏偉和壯觀。

好啦！我的內(nèi)容就到這里，喜歡我們文章的讀者朋友，記得點(diǎn)擊關(guān)注我們——艾伯史密斯！

因?yàn)槿祟惖暮教旒夹g(shù)還在起步階段，連太陽系都沒有飛出去，旅行者1號探測器目前也只是出了日球?qū)�，還沒有擺脫太陽的引力。太陽系的半徑至少有1光年，憑人類目前的技術(shù)，飛出太陽系都需要上萬年。

（經(jīng)過幾十年的飛行，旅行者1號才剛出了日球?qū)樱?br/>

第一、第二、第三宇宙速度僅適用于太陽系，人類現(xiàn)階段也只能對太陽系內(nèi)進(jìn)行探索，經(jīng)常討論第一、二、三宇宙速度也就不奇怪了。即使達(dá)到了第三宇宙速度，也很難在太陽系內(nèi)自由馳騁。目前人類的飛行器達(dá)到第三宇宙速度還是在依靠行星的引力彈弓效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。

下面先讓我們來看一下人類對這些宇宙速度等級的定義

1，第一宇宙速度

第一宇宙速度就是衛(wèi)星環(huán)繞地球所需要的最低速度，每秒7.9千米，又稱之為環(huán)繞速度。物體達(dá)到了這個速度就不會再落回地球表面了。當(dāng)衛(wèi)星速度超過第一宇宙速度時，軌道就會變成為橢圓。

2，第二宇宙速度

第二宇宙速度就是航天器脫離地球引力的束縛成為人造行星、玩繞太陽公轉(zhuǎn)所需要的最低速度，每秒11.2千米，又稱之為脫離速度。

3，第三宇宙速度

第三宇宙速度就是從地球上發(fā)射的航天器擺脫太陽的引力束縛，飛出太陽系所需要的最低速度，每秒17.9千米，我們又將其稱之為逃逸速度。

第三宇宙速度還是在考慮了地球公轉(zhuǎn)速度（30千米每秒）的情況下，所得出來的最小速度。若沒有地球的助力，在地球公轉(zhuǎn)軌道處，物體要擺脫太陽的引力所需要的最小速度將為42千米每秒。

4，第四宇宙速度

第四宇宙速度是指從地球上發(fā)射的航天器擺脫銀河系的引力束縛，飛出銀河系所需要的最低速度。

由于人類對銀河系知之甚少，銀河系的質(zhì)量及半徑都十分不精確，因此算出來的第四宇宙速度，也只能作為參考。第四宇宙速度大約為110~120千米每秒。

（太陽帶著八大行星在星際空間中飛行）

銀河系的直徑約在10萬年以上，太陽距離銀河系中心2.6萬光年。太陽或者說是太陽系，繞著銀河系中心做公轉(zhuǎn)運(yùn)動，大約2.25~2.5億年公轉(zhuǎn)一周，公轉(zhuǎn)速度約為每秒220~250千米。

為什么很少有人談及第四宇宙速度？

以目前的推進(jìn)技術(shù)，第四宇宙速度還實(shí)現(xiàn)不了。可能有人注意到，目前的帕克太陽探測器在靠近太陽時的最高速度不是都達(dá)到了第四宇宙速度嗎？但那只是在太陽的引力作用下產(chǎn)生的加速作用，并不是航天器真正的速度，目前憑人類的加速技術(shù)根本達(dá)不到。要想達(dá)到第四宇宙速度就需要不斷的加速，所需要用到的燃料是驚人的，目前人類還辦不到。

前三個宇宙速度的數(shù)值大小都比較精確，目前的使用范圍較廣，除了在中學(xué)教科書上有學(xué)，在科普及新聞報道中也經(jīng)常提及，而第四宇宙速度的數(shù)值不是很精確，應(yīng)用也不是太廣泛，故很少有人提起。

總結(jié)

如果從科學(xué)的角度來看，之所以對第四宇宙速度避而不談，就是因?yàn)槠鋽?shù)值不準(zhǔn)確。此外，人類就算以第四宇宙速度飛行，也需要上億年的時間才能飛出銀河系。

人類即使脫離了銀河系，還需要脫離本星系群以及本超星系團(tuán)，即第五宇宙速度以及第六宇宙速度，第五宇宙速度每秒至少要達(dá)到上千公里才行。至于脫離總星系，也就是宇宙，速度必須要超過光速，目前看來根本是天方夜譚。

（銀河系是本星系群中的一員）

如果覺得我寫的不錯，麻煩給個關(guān)注。

簡單講，之所以第四宇宙速度很少被提到，是因?yàn)榈谒挠钪嫠俣葘τ谖覀儊碚f沒有多大的實(shí)際意義，目前人類的一切航天活動都不會涉及到第四宇宙速度，用“食之無味棄之可惜”來形容比較貼切！

第一第二第三宇宙速度我們都很熟悉了，在航天科技上經(jīng)常用到，第一宇宙速度7.9千米每秒就是成為地球衛(wèi)星的速度，第二宇宙速度11.2千米每秒就是逃離地球引力環(huán)繞太陽運(yùn)行的速度，第三宇宙速度16.7千米每秒就是逃離太陽引力圍繞銀河系運(yùn)行的速度！

第四宇宙速度是逃離銀河系的速度，大約120千米每秒，目前的人類科技很難達(dá)到這個速度，銀河系直徑至少20萬光年，逃離銀河系目前看來沒有任何可能性，在遙遠(yuǎn)的未來，人類或許會習(xí)慣用到第四宇宙速度！

事實(shí)上除了第四宇宙速度，還有更高級別的宇宙速度，比如第五，第六甚至第七宇宙速度！

第五宇宙速度為逃離本星系群的速度，本星系群包括了銀河系，仙女座星系等在內(nèi)的數(shù)十個星系，逃離本星系群的速度大約為1500千米每秒！

本星系群又隸屬于室女座超星系團(tuán)，逃離超星系團(tuán)的速度已經(jīng)接近光速，這就是第六宇宙速度！

而第七宇宙速度指的是逃離宇宙的速度，這個速度已經(jīng)超過光速，當(dāng)然沒有更多速度能夠超越光速，所以第七宇宙速度更多的是一種假設(shè)和想象的速度，沒有實(shí)力意義！

第一宇宙速度是飛出地球所需要的速度，數(shù)值為7.9km/s，第二宇宙速度是地球的逃逸速度，數(shù)值為11.2km/s，第三宇宙速度是太陽系的逃逸速度，數(shù)值為16.7km/s，第四宇宙速度是銀河系的逃逸速度，目前的數(shù)值為120km/s，由于銀河系的質(zhì)量還沒有定論，因此目前的第四宇宙速度僅供參考。

人類航天領(lǐng)域發(fā)展半個多世紀(jì)以來成果之一就是把旅行者一號送到了太陽系邊緣，經(jīng)過引力彈弓加速的旅行者一號已經(jīng)達(dá)到了17km/s，超過了16.7km/s的太陽系逃逸速度，因此只需要幾萬年就能飛出半徑一光年的太陽系。

旅行者一號本質(zhì)上只是個探測器，人類航天的主要陣地還是在近地軌道，未來可能會到月球和火星，但本質(zhì)上都是在太陽系內(nèi)航行，因此第一和第二宇宙速度才是人類經(jīng)常用到的，第三和第四宇宙速度就像大熊貓一樣罕見。

宇宙速度的本質(zhì)就是逃逸速度，除了第一宇宙速度外剩下的都是為了逃出天體的引力場，然而逃逸速度只是最低標(biāo)準(zhǔn)，17km/s的旅行者一號飛出太陽系需要幾萬年，就算未來的飛船可以達(dá)到120km/s，那么也不可能飛出直徑20萬光年的銀河系。

人類需要更快的宇航速度才能走向太空，逃逸速度只是最小標(biāo)志，并不意味著人類宇航速度的終點(diǎn)。然而現(xiàn)在傳統(tǒng)的化學(xué)動力火箭連太陽系都無法自由巡航，在推進(jìn)方式被革新之前人類最多只能開發(fā)到火星。

學(xué)過中學(xué)物理的讀者，肯定對宇宙第一，第二甚至第三速度不陌生。其實(shí)目前看來，人類可以計(jì)算出宇宙的第五宇宙速度。第六宇宙速度只能估測，而第七宇宙速度就超光速了，所以并沒有物理意義。

第一宇宙速度是人類最常用到的速度。按照牛頓力學(xué)，第一宇宙速度就是衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，同時也是最大環(huán)繞速度。數(shù)值大概為7.9km/s。理論上，只要達(dá)到這一速度，那么你就可以脫離地面而環(huán)繞地球了。

但是要突破地球的引力束縛，起碼要達(dá)到宇宙第二速度，這個數(shù)值大約為11.2km/s。

比如火星探測器的發(fā)射速度先達(dá)到宇宙第一宇宙后，繞地球環(huán)繞。然后在地球軌道上不斷加速到11.2km才能沖出地球。所以宇宙第二速度也叫逃逸地球的速度。

逃出地球以后，接下來還受到太陽的引力作用，如果要擺脫太陽的引力束縛就還需要加速到16.7km/s。這就是宇宙第三速度。

達(dá)到這一速度就可以逃出太陽系了，比如旅行者一號的速度就超過第三宇宙速度了。

在電影《流浪地球》中，地球要是想沖出太陽系抵達(dá)比鄰星，就需要借助木星的引力加速到宇宙第三速度以上。

其實(shí)對于人類來說，我們還完全沒有能力逃出銀河系，因?yàn)殂y河系太大了。旅行者一號光逃出太陽系就需要10萬年。逃出銀河系起碼需要上億年。

逃出銀河系的速度就是宇宙第四速度，數(shù)值在120km/s左右。對于人類來說，這簡直就是天方夜譚，所以航天領(lǐng)域基本不討論這一速度。

逃出銀河系后，就屬于本群星系的范疇了，要擺脫本群星系的引力速度就需要達(dá)到宇宙第五速度，其數(shù)值起碼需要達(dá)到1500km/s。

脫離本群星系后，還有本超星系團(tuán)�？茖W(xué)家預(yù)計(jì)：脫離本超星系團(tuán)的第六宇宙速度接近光速。

而達(dá)到第七宇宙速度就是要沖出已知宇宙了，其數(shù)值會超過光速。所以沒有任何物質(zhì)可以超過光速。于是第七宇宙速度就變得沒有意義！

先丟圖看下我們要擺脫這些比較熟悉天梯的逃逸速度。第一宇宙速度這里沒標(biāo)，是指衛(wèi)星這類航天器圍繞地球軌道做圓周運(yùn)動，并保證不掉下來的最小速度7.8公里/秒

第二宇宙速度是擺脫地球引力的逃逸速度，11.2km/s，

第三是指拜托太陽系引力的逃逸速度,42.1km/s，但是地球本身公轉(zhuǎn)的速度就有29.8km/s，所以如果以地球?yàn)閰⒄仗右莩鎏�陽系的話，只需�?2.1-29.8=12.3公里。在帶入第二宇宙速度，得出第三宇宙速度為16.7km/s

而所謂的第四宇宙速度是指擺脫銀河系引力的逃逸速度，然并卵的是我們對于銀河系幾乎還一無所知，不清楚銀河系總質(zhì)量和引力的情況下，只能假設(shè)為525km/s起步。、

也就是因?yàn)閴焊�不清楚第四宇宙速度具體要多少，所以也被較少提及

第四宇宙速度

其實(shí)關(guān)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?yàn)樗�的�?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(xué)的數(shù)學(xué)原理》當(dāng)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。

那具體是咋回事呢？假設(shè)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。

• 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。

• 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(dá)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(yùn)動，在炮彈運(yùn)動過程中，其實(shí)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。

但是，如果我們仔細(xì)思考一下，地球其實(shí)是個曲面。（地球是球狀的）所以，其實(shí)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?yàn)榈孛嫦侣涞姆�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(yuǎn)不會落到地面上，也就是繞著地球做圓周運(yùn)動了。

所以，我們管幾乎貼著天體表現(xiàn)做圓周運(yùn)動的速度叫做：第一宇宙速度。而在地球上速度達(dá)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(chǔ)上不斷地進(jìn)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(dāng)速度達(dá)到一定程度時，也就是第一宇宙速度的1,41倍（實(shí)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(jìn)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。）

無論是哪個宇宙速度，說白了都和引力自身是息息相關(guān)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(guān)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(shí)際上是觀測+模型+理論計(jì)算得到的。我們會發(fā)現(xiàn)，關(guān)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(jìn)的觀測技術(shù)得到的。

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(biāo)定不下來，實(shí)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(dāng)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。

也就是說，我們甚至都無法知道銀河系當(dāng)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(shí)際的指導(dǎo)意義

當(dāng)然，讓第四宇宙速度變得更加無意義的是，目前的技術(shù)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(qiáng)擺脫太陽的引力，勉強(qiáng)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？

因此，第四宇宙速度也是在實(shí)際使用中根本涉及不到的。

基于以上兩點(diǎn)，才會使得第四宇宙速度很少被提及。

第一、第二、第三宇宙速度都經(jīng)常提，為什么很少有人說第四宇宙速度？

在17世紀(jì)80年代，偉大的物理學(xué)家年頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，指出任何有質(zhì)量的物體之間都存在著萬有引力，使之具有相互吸引的趨勢，這個引力的數(shù)值與兩者的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間距離的平方值成反比。萬有引力的提出，揭示了宇宙中所有物質(zhì)的基本運(yùn)動規(guī)律，特別對于宇宙中的大質(zhì)量天體來說，對其運(yùn)行特點(diǎn)以及軌道特征的研究具有重要意義，從而奠定了宇宙天體力學(xué)的基礎(chǔ)。

宇宙中的所有天體，在其形成演化的過程中，其吸聚的眾多星際氣體和塵埃物質(zhì)本身具有的角動量，最后全部轉(zhuǎn)化為天體本身以及圍繞天體運(yùn)行天體的角動量，使天體呈現(xiàn)周期性的自轉(zhuǎn)，同時圍繞著天體運(yùn)行的其它物質(zhì)也以一定的周期圍繞其公轉(zhuǎn)。而從圍繞天體運(yùn)行的物體來看，其在圍繞大質(zhì)量天體公轉(zhuǎn)的過程中，所受到天體的萬有引力形成的重力加速度，正好與公轉(zhuǎn)時的向心加速度相同，于是該物體就可以圍繞著該天體作勻速的圓周運(yùn)動，距離天體越近，則所需要的向心加速度就越大，物體要保持穩(wěn)定的公轉(zhuǎn)，其水平方向上的運(yùn)動速度就要越快。

在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之后，Bonnet將一個天體圍繞另外一個天體公轉(zhuǎn)的速度問題，表述為在許多等效的獨(dú)立力場作用下，所有分力場共同推動產(chǎn)生的等效綜合加速度起到的效果，其數(shù)值等于各個獨(dú)立力場所形成的等效速度平方和的算術(shù)平方根。那么，對處于勻速圓周運(yùn)動的天體來說，表現(xiàn)出來的分力場效果將最終集中在運(yùn)動軌跡的切向方向和法向方向上，其中切向方向上的速度為線速度，法向方向上的速度為引力源對其的拉力效果。當(dāng)物體圍繞天體公轉(zhuǎn)的線速度不夠時，即沿著切向方向移動的距離，達(dá)不到因物體移動所“拉開”的與天體之間的空間距離時，那么這個由萬有引力引發(fā)的拉力，將會使物體的運(yùn)動軌跡不斷向引力源中心“墜落”。

基于上述原理，科學(xué)家們在判斷一個物體能否圍繞該天體正常運(yùn)行時，引入了第一、第二和第三宇宙速度的概念，它們分別表示可以環(huán)繞地球運(yùn)行、脫離地球引力束縛、脫離太陽系引力束縛3種條件下的最低水平運(yùn)行速度。這3個最低速度的推導(dǎo)，其實(shí)應(yīng)用的都是牛頓萬有引力公式和向心力公式，先找到物體能夠圍繞引力源運(yùn)行的臨界速度，這個速度值為V＝Sqrt(GM/r)，其中G為引力常數(shù)、M為引力源質(zhì)量、r為物體與引力源中心的距離。

對于第一宇宙速度來說，就是可以達(dá)到物體圍繞地球作勻速圓周運(yùn)行的最小速度，通過代入數(shù)值計(jì)算，可以得出V1＝7.9公里每秒，而實(shí)際我們發(fā)射衛(wèi)星、航天器時，由于大氣層的存在，不可能貼近地面繞行，必須遠(yuǎn)離一定的高度，一般需要在120公里以上，因此考慮到這個因素，第一宇宙的數(shù)值會有所下降，大約為7.8公里每秒。

對于第二宇宙速度來說，因?yàn)樗�是需要脫離引力源引力束縛的最小速度，因此在判斷這個臨界值時，考慮的是物體的動能剛好等于物體的重力勢能，即1/2*m*V2^2= G*M*m/r，然后推導(dǎo)出V2=Sqrt(2GM/r)，可以看出，第二宇宙速度的值是第一宇宙速度的根號2倍。當(dāng)以地球?yàn)橐�力源時，那么將相關(guān)數(shù)值代入，可以計(jì)算出V2＝11.2公里每秒。

對于第三宇宙速度來說，它是脫離太陽引力束縛所需要的最小速度，那么參照第二宇宙速度的計(jì)算方法，我們可以計(jì)算出這個速度的臨界值為42.2公里每秒，然而這個速度并不是能夠脫離太陽引力束縛的最小值，因?yàn)槿绻�在地球上發(fā)射一個人造物體，那么其本身也會因地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)而產(chǎn)生初始的29.8公里每秒的線速度，所以在兩個速度差V’=42.2-29.8＝12.4公里每秒的基礎(chǔ)上，加上克服地球引力做功的因素，我們可以得出：1/2*m*V3^2-G*M*m/r=1/2*m*V’^2，而G*M*m/r＝1/2*m*V2^2，因此可以計(jì)算出V3＝16.7公里每秒。

從以上三種宇宙速度的臨界值我們可以看出，當(dāng)從地球上發(fā)射物體時，其水平切向速度如果小于V1，則最終會降回地面；當(dāng)介于V1（包含）和V2之間時，會圍繞地球作勻速圓周運(yùn)動；當(dāng)介于V2（包含）和V3之間時，會圍繞太陽作勻速圓周運(yùn)動；當(dāng)大于等于V3時，會脫離太陽引力束縛。我們在上世紀(jì)發(fā)射的旅行者1號目前的速度已經(jīng)超過16.7公里每秒這個第三宇宙速度，因此它最終將會飛向太陽系之外。

當(dāng)然，按照這個規(guī)律進(jìn)行推測，勢必存在著這樣的一個臨界值，那就是脫離銀河系的最低速度，即第四宇宙速度，那么為何大家很少提及這個速度呢？原因就在于以目前的科學(xué)技術(shù)水平，我們距離能夠?qū)�發(fā)射的人造物體達(dá)到此速度方面還有很大的差距，同時銀河系的整體質(zhì)量目前科學(xué)界還沒有統(tǒng)一的定論，而根據(jù)萬有引力推導(dǎo)出來第四宇宙速度必須要明確銀河系的整體質(zhì)量，因此只能通過估算銀河系的質(zhì)量范圍，來確定第四宇宙速度的區(qū)間，計(jì)算結(jié)果為110-120公里每秒之間。

另外，即使以這樣的速度運(yùn)行，由于從地球發(fā)射的物體到達(dá)銀河系邊緣的距離非常遙遠(yuǎn)，達(dá)到7.5萬光年左右，因此理論上物體飛離銀河系所需的時間得需要1.8億年，這么長的時間對于人類文明來說，發(fā)射這樣的物體根本沒有任何意義。