1.萬有引力
在大多數人的眼裏，一個熟透的蘋果從樹上掉落下來是司空見慣的現象。但是你是否想過，一個熟透了的蘋果從樹上掉下來，這種常見的現象同月球環繞地球的運動有什麼聯係嗎？當我們仰望星空的時候，有沒有想到星星為什麼不像蘋果那樣掉下來呢？
蘋果之所以會從樹上掉下來，是因為受到地球引力的作用；月球之所以能夠成為地球的衛星，長年累月地環繞地球轉動，同樣也是因為受到地球引力的作用。這種存在於一切物體之間的引力，被稱為萬有引力。
1688年，英國科學家牛頓在總結前人經驗的基礎上，通過對月球運動的深入研究，首次以數學形式表達了萬有引力的規律。他指出：任何兩個物體之間都存在這種吸引作用。物體之間的這種吸引作用普遍存在於宇宙萬物之間，稱為萬有引力，又叫萬有引力定律。
從這一定律我們可以知道：蘋果和地球是相互吸引的，由於蘋果的質量同地球的質量比起來實在是微不足道，蘋果自然被吸到地麵上來，而不是地球向蘋果靠近。同樣的道理，月球和地球之間也要互相吸引，月球質量僅僅是地球質量的1/81，因此地球試圖把月球拉向自己的身邊。但是為什麼地球不像吸引蘋果那樣，把月球拉到地麵上來呢？這是因為月球圍繞著地球不停地運動。我們知道，任何作圓周運動的物體，在慣性作用之下，都會產生離開中心的傾向。就像騎自行車拐彎時，自行車會向外倒是一樣的，都是離心傾向的表現。離心傾向的大小，同物體作圓周運動的速度成正比，也就是說速度越快，離心傾向越大。月球環繞地球運動產生的離心傾向，剛好被地球對它的引力束縛住，這樣一來，引力也就變成了月球繞地球運動的向心力，因此月球既不會掉到地麵上，也不會遠離地球而去，隻能周而複始地環繞著地球運動。存在於太陽係的所有天體，都在萬有引力的作用下，按照一定的規律運動著。
2.三種宇宙速度
通過對天體運動規律的研究，我們可以了解到除了月球能夠作為地球的衛星之外，任何物體，隻要具有環繞地球運行適當的速度，使地球引力恰好等於它繞地球運動所需要的向心力，都能夠成為地球的衛星。人造地球衛星的發射，就是建立在這個道理上的。在地麵附近的高度上，能夠成為衛星的速度大約為7.91千米/秒，這個速度被稱為環繞速度，又稱第一宇宙速度。當物體的運動超過這個速度時，離心傾向大於地球引力，環繞地球的軌道就會從圓形變成橢圓形，地球處於橢圓的一個焦點上。速度愈大，橢圓軌道也拉得愈長。當速度達到11.18千米/秒時，物體就會掙脫地球引力的束縛，不再圍繞地球運行，而沿著一條拋物線的軌道遠遠地飛離地球，成為環繞太陽運行的人造行星。這個速度，稱為逃逸速度或脫離速度，又稱第二宇宙速度。達到第二宇宙速度的物體，雖然擺脫了地球引力的束縛，但是仍然受到太陽引力的控製。如果想要進一步擺脫太陽的引力，就會飛出太陽係，這樣一來，需要的速度更大。經過縝密的計算隻要把物體的運動速度增加到16.63千米/秒，就能飛離太陽係。這個速度稱為第三宇宙速度，這也是相對於太陽的逃逸速度。宇宙速度這個概念，是學習航天技術的最基本的內容之一。
第三章 神鷹淩霄—火箭的發射與飛行