第四宇宙速度是多少呢？

第四宇宙速度是多少呢？

第四宇宙速度也就是地球附近或太陽系的物體脫離銀河系的運動速度，由於太陽系距離銀河系中心7萬光年，距離銀河系邊緣區域3萬光年，從太陽系逃逸出銀河系不僅需要漫長的距離，而且還需要克服銀河系中心物質的萬有引力。這意味著逃逸銀河系的物體運動速度會在銀河系引力作用下，速度逐漸下降。如果計算到無限遠的情況下，物體運動速度最終趨近於零，此時這個物體從太陽系出發逃離銀河系所需要的速度就是第四宇宙速度。現在的問題是，這個速度有多大呢？

地球以每秒30千米的速度環繞太陽轉圈，太陽系以每秒200多千米的速度環繞銀河系中心轉圈。自然是，如果想實現較小的銀河系逃逸速度，這個從太陽系出發的物體也意味最好與太陽系環繞銀河系的方向一致，可以獲得200多千米每秒的初速度。如果方向相反，就麻煩了，逃逸銀河系的速度就大了。

比如，地球以30千米每秒的速度環繞太陽轉圈，所謂的第三宇宙速度是與地球公轉方向一致的基礎上的再加速。也就是從每秒30千米的基礎上，再每秒增加16.7千米的速度，也就是達到了46.7千米每秒的速度，地球公轉軌道上的物體保持這個速度才可以逃逸出太陽系。

假設太陽系環繞銀核的速度是250千米每秒，在太陽系環繞銀核的軌道上，保持250千米的速度，才可以繼續環繞銀核轉圈，低於這個速度，就會向銀核靠近，從而被加速，然後在太陽系環繞銀核的軌道裡面的某個軌道上環繞銀核轉圈。因此，從地球發射某個物體，如果相對太陽的初速度為46.7千米每秒，這意味著這個物體只是可以逃逸出太陽系，並大致以與太陽系環繞銀核的軌道接近的軌道上環繞銀核轉圈。自然是，這個物體相對銀核以296.7千米每秒的速度逃逸出地球，最終會遠離太陽，並以250千米每秒的速度環繞銀核轉圈，幾乎與太陽系處於同一個環繞銀核轉圈的軌道上，並且轉圈方向一致。

人們之所推測想像暗物質的存在，就是由於銀河系天體環繞銀核的速度並沒有隨著距離銀核越遠而速度越小的變化規律，而這個規律在太陽系是存在的。這也許是由於銀河系質量是相對太陽系分散的，並不像太陽系那樣集中到中心區域。我們在這裡不談論這個問題，我們假設銀河系邊緣的天體也以類似太陽系的速度環繞銀核轉圈。這樣，太陽系物體逃逸到銀河系邊緣，只需要考慮引力勢能的變化，而無需考慮環繞速度的變化。

根據引力勢能公式GMm/R，以及根據動能公式E=0.5mv^2，GMm/R=0.5mV^2，m去掉，為GM/R=0.5v^2，變形得到V=√（2GM/R）。G等於6.67*10的負11方，光年距離為9.46*10的15米，太陽質量約為2.0×10^30 千克，銀河系質量相當於3000多億太陽質量，如果太陽系軌道以內的銀河系質量M為2000億個太陽質量，太陽距離銀河系中心的距離為7萬光年，也就是R為七萬光年。V=√（8.048*10^13）=8971065米/秒，也就是具備8971千米每秒的速度才可以在太陽系環繞銀核的軌道上，逃逸出銀河系。這個速度依然遠離光速，無需考慮相對論效應。不過，這個速度依然是低估狀態的速度，上面已經說過，太陽系環繞銀核的軌道之外還存在大量的物質，從太陽系軌道上逃逸銀河系依然需要克服這些物質的引力作用，因此，這意味著從太陽系軌道上逃逸銀河系還需要更大的初速度，也許需要達到上萬千米每秒的初速度。不過，這依然沒有考慮物體需要逃逸太陽系所需要的能量，以及逃逸地球所需要的能量，不過這些能量相對逃逸銀河系需要的能量就小多了，可以忽略。

我們知道太陽風中的高速運動粒子速度在800千米每秒以內，這意味著太陽風雖然可以逃逸出太陽系，逃逸銀河系就不可能了，速度差的太多了。可見，銀河系內部的物質很難逃逸出銀河系的，銀河系以其巨大的引力勢能束縛著其內部的高速運動物質，避免了物質的外流。克服銀河系的引力勢能是困難的，就是從距離銀核10萬光年的銀河系邊緣區域逃逸銀河系，也是需要巨大能量的，需要保持7506千米每秒的初速度，才可以逃逸銀河系。這樣的計算沒有按照銀河系4000億倍的太陽質量計算，如果按照這個質量計算，從銀河系邊緣區域逃逸銀河系比從太陽軌道逃逸銀河系還困難，竟然需要10615千米每秒的初速度。這進一步顯示銀河系物質逃逸銀河系是多麼困難，銀河系巨大的引力勢能就像黑洞一樣，讓低於每秒一萬千米的物質有來無回。

從感覺或推理看，太陽系軌道以內的區域，逃逸銀河系自然是需要克服更大的引力勢能，需要具備更大的初速度才可以逃逸銀河系。比如銀核附近的物質逃逸銀河系應該至少需要上萬千米每秒的初速度。

如果逃逸銀河系所在的本星系群叫做第五宇宙速度的話，本星系群質量如果按照銀河系質量的50倍計算，R按照100萬光年計算的話，第五宇宙速度將達到每秒2萬多千米，這個速度就比較壯觀了，也許會需要略微考慮相對論效應了。可見，物體就是逃逸出銀河系，也難以逃逸出本星系群，這個門檻更高。這也意味著，我們銀河系很難得到本星系群之外的物質，如果我們本星系群之外的星系就是由反物質組成，我們也難以探測到，因為，從引力勢能角度看，其逃逸出自己所在的星系群的可能性是很小的。