向地球引力宣戰

一百多年前，法國作家儒勒·凡爾納寫了一本科學理想小說叫《從地球到月球》。小說中說：美國有個俱樂部，造了一門巨型大炮，炮筒有300米長，炮彈的彈殼有30厘米厚。炮彈裏坐著三個人。轟的一炮，炮彈就把這三個人送到了月球上。

　　乘炮彈去月球，實際上是辦不到的。往天上打的炮彈就像往上抛的一塊石頭一樣，最後總要落回地面來，它們都擺脫不了地球的引力。

　　要想飛出地球去，就得向地球的引力宣戰！如果我們有一門凡爾納設想的大炮。我們把炮口向上，直對著天空，裝上炮彈，開炮！炮彈出膛的速度如果是每秒1公裏，它上升到50公裏左右，就開始往下落；每秒3公裏，它上升到490公裏，就開始往下落；每秒5公裏，它只能上升到1500公裏；到每秒8公裏，它也只能升到6700公裏高！如果我們能使炮彈出膛的速度達到每秒10公裏，這時候，它離開地面已經很遠，地球對它的引力已經減弱到地面上的二十五分之一左右。但是同時，炮彈的速度已經減少到零了，它們仍得往回落向地面。當然，炮彈離地面越遠，把它拉回來的力量就越小。要使炮彈跑得更遠，就得使它有更高的速度。如果不計算空氣的阻力，要讓炮彈徹底戰勝地球的引力，我們必須使炮彈以每秒11.2公裏的速度射出炮膛。達到了這樣高的速度，炮彈就完全擺脫了地球的引力，飛向太空，一去不複返了。現在我們把炮筒轉過90度，讓它和地面平行。在這種情況下發射炮彈，看看會發生什麽情況。
　　三百年前，英國科學家牛頓在一本書裏寫道：“如果在山頂上架一門大炮，用火藥的力量把一顆炮彈沿水平偏向射出去，炮彈在落地以前，就會沿著一條曲線飛過一段距離。假定沒有空氣阻力，我們使炮彈的速度增加一倍，它飛行的距離差不多也增加一倍；如果速度增加10倍，飛行的距離也會增加10倍。只要增加速度，就可以任意增加飛行距離。因此只要速度加大到一定水平，就可以使炮彈繞著地球轉，甚至飛入宇宙空間。牛頓的設想是很有原理的。現在人們已經知道，使炮彈的速度達到每秒7.9公裏，它就會繞著地球轉圈子，成爲地球的衛星。每秒7.9公裏就叫做環繞速度，或者第一宇宙速度。人們還知道，使炮彈的速度達到每秒11.2公裏，它就永遠離開地球，進入宇宙空間。每秒11.2公裏就叫做逃逸速度，或者第二宇宙速度。然而，它脫離的畢竟還是地球的引力範圍，這時，還得把速度再增大，當增大到每秒16.7公裏的速度，即第三宇宙速度時，飛行器就能脫離太陽的引力範圍，可以飛到其他恒星世界之中去了。