发射出的炮弹被地心引力改变运动路径 ， 从直线脱离地球变成曲线环绕地球 ， 但是又因为有一开始的初速度 ， 而没有坠落 ， 就会处于一个可以刚好摆脱地心引力 ， 但是又不能完全摆脱地心引力的状态 。 这时候的炮弹就会像被绳子拴住的小狗一样 ， 围着地球转圈 。 这个刚好导致炮弹会围绕地球旋转而不会坠落也不会飞出去的速度就是宇宙第一速度 。
如果初始速度太大 ， 炮弹就会呈椭圆形的轨道围绕地球运行 。 如果初始速度更大 ， 那么炮弹就可以刚好完全脱离引力 ， 飞向遥远的外太空 。 能够脱离地球的速度就是第二宇宙速度 。 但是飞出地球以后 ， 还会受到太阳引力的影响 ， 但如果这个速度能够快到刚好“抵消”太阳的引力 ， 那么这个速度就是第三宇宙速度 。
也就是说 ， 科学家如果想要发射一个围绕地球运动的卫星 ， 必须精准地测算出第一宇宙第一速度 。 想要发射探测火星的航天器 ， 就要达到第二宇宙速度 ， 想要发射一颗飞出太阳系的探测器 ， 就要达到第三宇宙速度 。
如果还是难以想象 ， 用小一点的例子举例也许会更加直观 。 如果你掉到了一个很大的漏斗形的坑里 ， 坡度很陡的话想要直接爬上来 ， 就会因为引力而掉回坑里 。 如果你沿着漏斗坑的内壁跑圈 ， 就可以呈螺旋状上升 。 但如果你跑的速度太慢 ， 还是会掉下去 ， 跑得速度更快但还不足以抵消引力 ， 就会不停转圈无法上升 。 如果你跑得速度足够快 ， 就可以顺利从坑底跑到坑外 。
月亮为什么会围绕地球旋转？地球为什么会围绕太阳旋转？太阳系为什么围绕银河系旋转？都是因为它们分别处于一个刚好可以抵消引力的运动速度 ， 所以既没有飞出运动轨道 ， 也没有被引力完全牵制 。
既然引力大小被物体的质量左右 ， 那我们一定是知道了地球的质量以后才能测算出宇宙速度的具体数值 。 那地球的质量又是如何被算出来的呢？
地球质量有多难“秤”？两百多年前 ， 人类的自然科学已经发展出一定基础 ， 当时人们早就通过测量和计算得到了地球的半径和表面积 ， 也通过计算知道了地球的体积 ， 但没有人算出地球的质量 。 因为当时计算质量的公式只有密度乘以体积 ， 但是地球的结构太过复杂 ， 地心深处的结构密度都无法得知 。 所以想要知道地球的质量 ， 还得寻找新的方法 。 发现了万有引力的牛顿就被大家寄予厚望 。
牛顿发现“任何两个物体都是互相吸引的 ， 引力大小与这两个物体质量的乘积成正比 ， 与它们中心距离的平方成反比 。 ”所以想要通过数值套入公式计算地球的质量 ， 但是因为缺乏两个物体之间的引力数值而失败了 。
之后 ， 法国科学家布格尔爬到高山上 ， 使用“铅垂线法”计算高山和铅球之间的引力 ， 打算用这个数值填补牛顿构思中缺少的数值 ， 然后计算出地球的质量 。 但是由于高山和铅球之间的引力太小 ， 风和其他因素也让数据结果大受影响 ， 所以测算地球质量的希望再一次破灭了 。
有人预言说 ， 人类永远无法知道地球的质量 。 但在不久之后 ， 有位科学家发明了扭秤打破了这则寓言 ， 这个人就是英国科学家亨利·卡文迪许 。
地球的质量根据科学家的计算 ， 地球的质量大约为5.965×102?千克 ， 也就是60万亿亿吨 。 这样庞大的数值 ， 也没有电子秤之类的东西 ， 科学家又是如何计算出来的呢？更令人惊叹的是 ， 早在1798年 ， 也就是两百多年前 ， 地球的质量就被英国科学家亨利·卡文迪许用扭秤给“称”了出来 。 但“称地球”这件事情并不容易 ， 他作为当时最有影响力的科学家之一 ， 也用了近50年的时间才“称”出来 。
“称地球”是当时最吸引科学家的难题之一 ， 亨利·卡文迪也被这个问题吸引着 。 1750年的时候 ， 他听说剑桥大学研究出了一套测量引力的新装置 ， 就特意跑去学习 。 学习以后 ， 亨利·卡文迪设计出了另一套测量引力的方法：用丝线悬吊起一个两段挂着等重小铅球的“哑铃” ， 然后用两个大铅球分别靠近 ， 引力作用下 ， “哑铃”就会发生旋转 ， 细线就会出现扭动 ， 细线扭动的程度就可以反映引力的大小 。
按道理 ， 这样的原理求出的数值已经可以求证出地球的引力 ， 从而带入数值计算获得地球质量的大小 。 但是因为细线实在太小了 ， 肉眼观察的时候几乎看不到细线的扭动程度 。 直到亨利·卡文迪在一次外出过程中 ， 看到有几个小朋友拿镜子反射太阳光 ， 在镜子反射出的光斑在阴影下异常明显 ， 亨利·卡文迪也因此受到启发 ， 对自己制作的引力装置进行改造 。
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