向地球引力宣战

一百多年前，法国作家儒勒·凡尔纳写了一本科学幻想小说叫《从地球到月球》。小说中说：美国有个俱乐部，造了一门巨型大炮，炮筒有300米长，炮弹的弹壳有30厘米厚。炮弹里坐着三个人。轰的一炮，炮弹就把这三个人送到了月球上。

　　乘炮弹去月球，实际上是办不到的。往天上打的炮弹就像往上抛的一块石头一样，最后总要落回地面来，它们都摆脱不了地球的引力。

　　要想飞出地球去，就得向地球的引力宣战！如果我们有一门凡尔纳设想的大炮。我们把炮口向上，直对着天空，装上炮弹，开炮！炮弹出膛的速度如果是每秒1公里，它上升到50公里左右，就开始往下落；每秒3公里，它上升到490公里，就开始往下落；每秒5公里，它只能上升到1500公里；到每秒8公里，它也只能升到6700公里高！假如我们能使炮弹出膛的速度达到每秒10公里，这时候，它离开地面已经很远，地球对它的引力已经减弱到地面上的二十五分之一左右。但是同时，炮弹的速度已经减少到零了，它们仍得往回落向地面。当然，炮弹离地面越远，把它拉回来的力量就越小。要使炮弹跑得更远，就得使它有更高的速度。假如不计算空气的阻力，要让炮弹彻底战胜地球的引力，我们必须使炮弹以每秒11.2公里的速度射出炮膛。达到了这样高的速度，炮弹就完全摆脱了地球的引力，飞向太空，一去不复返了。现在我们把炮筒转过90度，让它和地面平行。在这种情况下发射炮弹，看看会发生什么情况。
　　三百年前，英国科学家牛顿在一本书里写道：“如果在山顶上架一门大炮，用火药的力量把一颗炮弹沿水平方向射出去，炮弹在落地以前，就会沿着一条曲线飞过一段距离。假定没有空气阻力，我们使炮弹的速度增加一倍，它飞行的距离差不多也增加一倍；如果速度增加10倍，飞行的距离也会增加10倍。只要增加速度，就可以任意增加飞行距离。因此只要速度加大到一定程度，就可以使炮弹绕着地球转，甚至飞入宇宙空间。牛顿的设想是很有道理的。现在人们已经知道，使炮弹的速度达到每秒7.9公里，它就会绕着地球转圈子，成为地球的卫星。每秒7.9公里就叫做环绕速度，或者第一宇宙速度。人们还知道，使炮弹的速度达到每秒11.2公里，它就永远离开地球，进入宇宙空间。每秒11.2公里就叫做逃逸速度，或者第二宇宙速度。然而，它脱离的毕竟还是地球的引力范围，这时，还得把速度再增大，当增大到每秒16.7公里的速度，即第三宇宙速度时，飞行器就能脱离太阳的引力范围，可以飞到其他恒星世界之中去了。