最后更新：2014年4月21日

理解逃逸速度：从火箭到黑洞

太阳系中的逃逸速度

庄严（人格的深度）是罗马美德之一，与虔诚（责任、奉献）、尊严（魅力、自尊）和德行（道德卓越）并列；美德的对立面是恶习。

在天文学中，重力一词可追溯至中世纪，艾萨克·牛顿（1643-1727）曾用它来描述地球对其附近任何质量体施加的吸引力。正是这种引力场的作用力使我们得以停留在地球表面。实际上，它使我们持续向地心坠落，但被地球的固体表面所阻挡。

引力在极远距离上全方位作用于所有具有质量的物体；换言之，它是物质与其质量直接相关的一种无形且普遍的吸引力。引力不可屏蔽，意味着无法逃脱。这一概念在天文学中至关重要，因为它解释了所有空间轨道的轨迹。

一个物体如何脱离并摆脱另一个物体的引力？

逃逸速度使一个天体能够永久摆脱另一个天体的引力吸引；该速度取决于天体的质量和半径。

对于像火卫一（火星的卫星）这样尺寸约为8×6×5千米的小型天体，只需以20公里/小时（5.556米/秒）的速度奔跑，就能脱离地面并永久逃离火卫一。但对于地球这种质量为5.972×10²⁴千克、半径为6371千米的天体，逃逸速度更难达到，为11.186公里/秒（即40,270公里/小时）。在比地球质量更大的天体上，逃逸速度将更难实现。例如太阳，其质量是地球的33万倍，半径是地球的109倍。太阳的逃逸速度约为617公里/秒。

逃逸速度示例

Bodies	Mass (Earth)	Mean Radius	Escape velocity
Mercury	0.055	2 440 km	4.25 km/s
Venus	0.815	6 052 km	10.36 km/s
Earth	1	6 371 km	11.18 km/s
Moon	0.0123	1 737 km	2.38 km/s
Mars	0.107	3 389 km	5.02 km/s
Ceres	0.00015	476 km	1.85 km/s
Jupiter	317.8	69 911 km	59.5 km/s
Saturn	95.15	58 232 km	35.5 km/s
Uranus	14.53	25 362 km	21.3 km/s
Neptune	17.14	24 622 km	23.5 km/s
Sun	333 000	696 342 km	617.7 km/s
Sirius B	335 000	5 850 km	5 200 km/s
Neutron star	1 000 000	10 km	200 000 km/s

恒星的逃逸速度

黑洞与逃逸速度 — 早在18世纪就已构想的黑洞存在理论指出，黑洞是密度极高的天体，其逃逸速度超过光速。由于光线无法克服其表面引力而被束缚其中，因此被形象地命名为"黑洞"。该理论还精确界定了黑洞引力场的强度——任何越过其视界（理论边界）的粒子都无法逃脱。图片来源：V. Beckmann（NASA戈达德航天中心）等人，欧洲空间局。

银河系中大部分恒星的逃逸速度为几百公里/秒。要测量更高的逃逸速度，必须观测白矮星，因为一颗质量为1倍太阳质量的白矮星，其半径与地球相当。因此，靠近其表面的物体极难逃逸；白矮星表面的逃逸速度可达几千公里/秒。

注：白矮星是已消亡恒星的残骸。它们是质量在太阳0.3至1.4倍之间的恒星演化过程中的倒数第二阶段。白矮星的密度极高。一个太阳质量的白矮星半径与地球相当。白矮星的直径不取决于温度，而取决于质量；质量越大，直径越小。然而，存在一个白矮星无法存在的质量上限，即钱德拉塞卡极限。超过这一质量，电子产生的压力不足以抵消引力，恒星将继续收缩，最终成为中子星。

在中子星上，逃逸速度甚至更高。事实上，中子星体积非常小，密度极大。它们将类似太阳的恒星质量压缩在半径约10公里的范围内。由于半径极小，其表面的引力场更为强大，逃离也更加困难。逃逸速度可达20万公里/秒，相当于光速的66%。

注：中子星是非常小但密度极高的天体。它们将类似太阳的恒星质量集中在约10公里的半径内，是超过十倍太阳质量的超大质量恒星残骸。当大质量恒星走到生命尽头时，会向内坍缩，产生名为超新星的剧烈爆炸。这场爆炸将巨量物质抛散到太空中，但保留了恒星致密的内核。该内核进一步收缩，大部分转化为由中子构成的巨大原子核。