만약 무한 사다리가 있다면, 그것은 첫 번째 우주 속도 없이 지구를 떠날 수 있을까?
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문제의 "무한히 긴" 사다리는 수백만 킬로미터 길이라도 강하고 변형되지 않을 수 있는 "충분히 긴" 것으로 이해될 수 있습니다. 이 가설을 탐구하기 전에 우리는 재료, 과정, 고정 및 지구에 대한 재료 공급과 같은 문제를 고려하지 않고 이 사고 실험의 핵심에 초점을 맞출 필요가 있습니다. 첫 번째 우주 속도와 관련된 몇 가지 지식부터 시작하겠습니다.

지구상의 물체는 지구의 중력의 영향으로 지구 표면에 고정되어 있습니다. 지구 표면을 벗어나기 위해서는 이러한 중력을 극복해야 하며, 일반적으로 두 가지 방법이 있습니다: 하나는 로켓의 이륙 단계에서 적용되는 원리와 같이 물체나 사람이 지구의 중력 범위에서 멀리 떨어지도록 지속적으로 상향 운동량을 가하는 것, 또는 사다리를 올라 자신의 화학 에너지를 오르고자 하는 동기로 전환하는 것입니다.

문제의 방법은이 접근 방식에 속하며 나중에 그 타당성을 포괄적으로 분석 할 것입니다. 두 번째 방법은 물체의 운동 방향을 변경하여 운동 방향이 중력 방향에 각도가 되도록 하여 물체가 원 운동인 중력에 의해 지면으로 직접 당겨지는 것을 방지하는 것입니다. 이 운동을 실현하기 전에 물체는 첫 번째 우주 속도로 알려진 충분한 초기 속도를 가져야 합니다.

第一宇宙速度定義為使物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度,亦稱環繞速度。這個計算可以通過重力與向心力的關係求出,得出其為7.9公里/秒。達到這一速度可以實現離地球表面環繞飛行,但不代表完全逃出地球引力。需要注意的是,環繞速度會隨著高度增加而減小,比如在距地心兩倍地球半徑處的環繞速度縮減至5.94公里/秒,而距地心十倍地球半徑時為2.5公里/秒。

이 두 가지 방법을 결합하면 사다리가 충분히 길면 지구의 일부가 되어 지구와 함께 회전할 수 있습니다. 사다리는 지구와 같은 각속도로 회전하기 때문에 사다리 상단의 선형 속도는 높이에 따라 증가합니다. 그 고도의 궤도 속도가 특정 고도에 도달한다고 가정하면, 여기에서 사다리를 떠나는 사람은 지구 궤도를 도는 인공 위성이 되어 첫 번째 우주 속도에 도달하지 않고 궤도를 돌게 됩니다.

이 현상을 실현하기 위해 궤도 고도는 약 1km의 정지 궤도입니다. 이 고도에서 사다리 상단의 선형 속도는 0.0km/s이며, 이 속도에서 사람은 첫 번째 우주 속도보다 낮은 속도임에도 불구하고 지구 궤도를 도는 동안 표면으로 다시 떨어질 수 없습니다.

그러나 36000km를 넘어서면 더 빠른 선형 속도가 생성되어 이 고도보다 높은 부분의 원심 경향을 증가시켜 사다리가 파괴되거나 행성에 치명적인 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 만약 중력 극복 이론이 타당하고, 지구의 완전한 둘레가 "지구를 떠나는 것"으로 간주된다면, 대답은 '그렇다'이다: 만약 당신이 이 높이까지 올라갔고 첫 번째 우주 속도에 도달하지 않았다면, 당신은 지구를 떠날 수 있다.

如果思考物理意義上完全離開地球引力,即引出“希爾球”概念,為尺度以內完全受行星引力主導的區域。對於地球,此球半徑約為150萬公里。理想化情況下,梯子需達此高度,但此速度遠超第一宇宙速度,因此答案在此假設下是否定的。

결론적으로, 궤도를 도는 것이 지구를 떠나는 것을 의미한다고 생각한다면, 대답은 '그렇다'이다. 중력 서클에서 벗어나야 하는 경우 거부됩니다. 떠나기 위해 탈출 속도에 도달해야 하는 경우에도 대답은 '예'이지만 위의 위험에 유의하십시오.