为什么SpaceX的猎鹰火箭最高速度没有达到第一宇宙速度，就离开地球了？
很多朋友在看猎鹰火箭发射视频的时候，会有一个疑问：为什么猎鹰火箭在天空中飞了那么久，看起来速度已经非常快了，但我们常听说的“第一宇宙速度”是多少多少公里每秒，猎鹰火箭似乎并没有达到那个惊人的速度，它就进入了轨道，甚至可以说是“离开地球”了。
首先，我们要明白，我们所说的“离开地球”进入轨道，和我们通常理解的“飞到月球上去”或者“飞到火星上去”的概念是不同的。当火箭进入轨道，它并不是真正意义上“飞离”了地球的引力束缚，而是以一种特殊的平衡状态在绕着地球运动。
“第一宇宙速度”，也就是地球的环绕速度，大约是每秒7.9公里。达到这个速度，并且是以一个适当的角度（通常是水平方向）加速，物体就能克服地球引力，在地球周围形成一个稳定的轨道，就好像你在原地快速旋转，但不会飞出去一样。
那么，猎鹰火箭为什么没有在达到7.9公里/秒的速度后就一直加速到那个速度，然后就“留在”轨道上呢？
这里面有几个关键点：
第一，火箭的速度是矢量。速度不仅有大小，还有方向。第一宇宙速度是指在地球表面附近，一个物体以水平方向运动时，能够维持圆形轨道所需的速度。但火箭发射并不仅仅是为了达到一个绝对的速度值，更重要的是获得进入轨道所需的动量和能量。
第二，火箭的加速过程是持续的。猎鹰火箭并不是在某一个时刻突然达到某个速度然后就停下。它在发射后，第一级火箭会持续燃烧，提供强大的推力，将火箭加速。这个过程中，火箭的速度在不断增长，而且其飞行姿态也在不断调整。它并不是一开始就朝完全水平的方向飞，而是有一个倾斜的角度，逐渐抬升，同时向着预定的轨道方向加速。
第三，轨道是三维的。地球的轨道不是一个简单的水平线。当火箭进入轨道时，它需要以一个特定的高度和速度，沿着一个特定的轨迹绕地球运行。这个轨迹可以是圆形的，也可以是椭圆形的。无论哪种，它都涉及到速度和高度的组合。
那么，猎鹰火箭在实际发射中是如何操作的？
猎鹰火箭在发射初期，会以一个较大的倾斜角度爬升，这叫做重力转弯。这样做是为了让火箭在上升过程中，通过地球的引力帮助调整其飞行方向，使其逐渐变得更加水平。同时，它也在积累向上的速度，克服空气阻力。
当第一级火箭燃烧完毕，它会与第二级火箭分离。这时，第二级火箭会继续点火，进行轨道注入。这个阶段的速度增长至关重要。它需要将火箭加速到足够的速度，并以正确的方向和高度，使其能够进入预定的轨道。
所以，当猎鹰火箭“离开地球”并进入轨道时，它达到的速度不一定是正好7.9公里/秒。实际上，它的速度会根据它所处的轨道而变化。对于一个近地轨道，它的速度可能接近7.9公里/秒，但对于一个更高的或者更椭圆的轨道，速度会有所不同。
更重要的是，火箭在进入轨道时，其总速度（包括水平速度和垂直速度的分量，以及在特定轨道上的切向速度）已经足够让它在地球引力下继续运动，而不会再垂直地“掉”回地面。它已经达到了在特定高度上围绕地球飞行的速度条件。
简单来说，猎鹰火箭并不是在达到一个“最大速度”后就停止加速，而是通过持续的推力，将自身推到预设的轨道高度，并在那个高度上获得所需的切向速度，使其能够稳定地绕地球飞行。它并不是要“逃离”地球的引力，而是要“绕着”地球飞，这就需要一个速度和高度的巧妙结合，而这个速度，正是为了维持那个三维的轨道而产生的。所以，它并不需要非得达到7.9公里/秒的“绝对”速度，而是要在进入轨道的那个瞬间，拥有一个能够保持住该轨道的切向速度。
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简单来说，猎鹰火箭并不是在达到一个“最大速度”后就停止加速，而是通过持续的推力，将自身推到预设的轨道高度，并在那个高度上获得所需的切向速度，使其能够稳定地绕地球飞行。它并不是要“逃离”地球的引力，而是要“绕着”地球飞，这就需要一个速度和高度的巧妙结合，而这个速度，正是为了维持那个三维的轨道而产生的。所以，它并不需要非得达到7.9公里/秒的“绝对”速度，而是要在进入轨道的那个瞬间，拥有一个能够保持住该轨道的切向速度。
网友意见
第一宇宙速度是指地面上出发的速度，离地球越远环绕速度越低，你想想你要脱离了太阳系，还需要与地球保持第一宇宙速度才不会掉到地球上吗？
所以，第一宇宙速度=地表环绕速度=最大地球环绕速度（也就是说除非你在地球内部，只要达到这个速度最少是环绕，仅考虑引力不考虑其他阻力）。其实一直觉得这个概念没啥意义，尤其是很多人都以为是最小环绕速度，不论你在哪里都必须达到这个速度才能环绕，准确的说这是地表最低环绕速度，不论你在地表哪里都必须达到这个速度才能环绕。
楼上各位都没察觉到一个问题：所谓“第一宇宙速度”是按地面的重力加速度计算的，而实际卫星轨道上的重力加速度比地面小，相应的环绕速度都不到“第一宇宙速度”。
比如，“静止卫星”的线速度只有约3 km/s。（起先算错了，半径当成了直径。感谢 Tinglei Zhu 和 徐艺哲 指出）
计算方法为：
同步轨道半径 = 同步轨道高度 + 赤道半径 = 35786 + 6378 = 42164 km
同步轨道周长 = 2 × π × 42164 ≈ 264924 km
轨道周期按24小时计算，则：
V = 132462 ÷ 24 ÷ 3600 = 3.066 km/s
同样的道理，处于离地不同高度，脱离地球所需要的逃逸速度也是不同的。随着离地高度增加，逃逸速度也相应降低。所谓“第二宇宙速度”也是按地面重力加速度来计算的。
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上面斜体部分描述是不确切的，感谢 徐艺哲 的指正。
第二宇宙速度不是按重力加速度计算的，而应该按重力势能来计算。
逃逸速度计算公式为：
式中， 为引力常数。
如果 为地球质量， 为地球半径，计算出来的结果就是通常所说的第二宇宙速度。
就像上面所说的，离开地面一定高度 ，则意味着 增加为 ( 为地球半径)，对应的逃逸速度将小于地面的逃逸速度。
对于地球地面来说，前面的逃逸速度计算公式也可以改写为：
式中 为地面重力加速度， 为地球半径。从这个公式中，并不能直接得出逃逸速度和半径、重力加速度之间的关系。
当然，考虑重力加速度和距离的平方成反比，最终也能得到同样的结论，但不如按前面的公式考虑直观。
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