火箭只有达到第一宇宙速度才能出地球大气层吗？能否慢慢飞出去？随着科学技术的不断发展

随着科学技术的不断发展，人类对外界未知世界的探索脚步日益加快，所涉及的空间和领域也在不断拓展。近日，我国成功发射了“天问一号”火星探测器，美国和阿联酋也相继发射了火星探测器，对于地外探测的话题也重新成为人们津津乐道的焦点。大家在看到这些火箭发射时喷出的熊熊火焰，在感到无比的震撼之外，有时不免心生一个问题，那就是火箭通过燃料加速，达到第一宇宙速度后是否才可以脱离地球大气层？

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宇宙第一速度和脱离大气层的关系
说白了，这两者并没有直接联系。早在300多年前，伟大的科学家牛顿受到苹果落地的启发，发现了万有引力定律，提出了任何两个有质量的物体之间，都会有相互吸引的趋势，吸引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们之间的距离平方成反比。万有引力的提出，为研究宇宙间物质的运动规律，特别是星体的运行提供了理论支撑。

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在万有引力的基础上，牛顿提出了“牛顿大炮”的概念，即在地球的表面支起一架大炮，在忽略地球引力的前提下，如果水平方向上的跑道速度达到一定程度，那么炮弹将不会再降落到地表，而是能够环绕着地球运行。而当速度再提升的话，那么炮弹就会有可能逃离地球引力的束缚而向着深空行进。

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从空间的角度理解，炮弹在飞行的过程中，肯定会受到地球万有引力的影响，它有着向地心坠落的趋势，只不过它拥有着一定的切向线速度，如果这个线速度达到一定程度，那么炮弹在单位时间内远离地面的距离（受地球表面曲率的影响所致），就会与万有引力作用下坠落的距离相抵消，从而表现出炮弹脱离了地球引力作用的假象，变成环绕地球运行，炮弹所达到的这个最低环绕速度，就是地球的第一宇宙速度。

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当一个物体围绕着地球运行，其受到的万有引力如果完全充当了向心力，即可实现环绕运行，按照这个前提条件，我们根据万有引力公式和向心力公式，可以推导出地球表面最低的环绕速度V1＝√（GM/r），其中G为万有引力常数、M为地球质量、r为物体与地球的距离。从中我们可以看出，物体如果要实现环绕地球运行，那么它在地球表面的最低运动线速度必须要达到7.9公里每秒，而这个速度与大气层的有无并没有关系。即使在月球这样大气几乎可以忽略的星球上，发射一个火箭实现环绕运行，也得需要达到月球的第一宇宙速度，即1.68公里每秒。

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宇宙第二速度与第一速度之间的关系
利用与第一宇宙速度相似的推导原理，我们可以计算出物体如果在环绕星体运行的过程中，其切向线速度值带来的空间拉开程度，大地因引力作用下向星体质心处坠落的距离，那么外观的表现就是物体的环绕运行轨迹越来越倾向于椭圆，直至成为一个非闭合的抛物线，那么如此下去物体就会摆脱这个星体的引力束缚，向外太空飞去。