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流行小知识:失重状态下宇宙飞船中的种种画面,总会让我联想到《辛普森一家》里面的荷马·辛普森在一堆炸薯条中飘浮的场景(是他把薯条偷偷藏在袖口和背后带上飞船的)。
然后,他在一群蚂蚁中间飘浮着,因为只要荷马·辛普森出现,他身边都会有很多蚂蚁。
毕竟辛普森遭遇的事情,永远没有最坏,只有更坏,真是厉害了!
那么,想要永远摆脱地球引力至少需要达到什么速度呢?这个速度也被称为“第二宇宙速度”
,为11.2千米秒,也就是40320千米小时。
如果想要摆脱月球的引力、逃离月球,只需达到2.38千米秒的速度就行了,因为月球的质量比地球小。
当然了,在地球上还要考虑逃离地球时的大气阻力。
想要逃离地球着实困难:需要大量的能量来支撑,所以宇宙飞船都装有很强大的发动机(之前,我们所说的发动机指的是没有推动作用的发射器,就好比我们把一个球扔向前方时发出的力量)。
为了能够成功逃离地球,需要能够在飞行过程中一步步减少体积和自重的火箭。
这就是为什么从肯尼迪角及其他发射中心传来的图片中,那些火箭总是在空中四分五裂—在发射的那一瞬间吸收了巨大的能量。
火箭在飞行过程中会不断分离机身,这其实是有助于其飞行的:体积越小,重量越轻,受到的地心引力也就越小。
当火箭抵达太空时,剩下来的已经是很小的一部分了。
这种方式可以使飞船飞到月球、火星甚至太阳系的边缘,并且永远不会再回到地球上,如旅行者号探测器一样。
让我们再来仔细研究一下这个问题。
一个物体的自由落体速度是多少?这个问题的答案似乎很明确:一个物体的掉落速度会在重力加速度(9.81米平方秒)的作用下持续增长,这个是西班牙人在小学时就学过的知识。
可是,除此之外,我们还是应该考虑到大气的摩擦力对降落速度的影响,不能因为我们平时看不见、摸不着大气就忽略它的作用。
物体的表面积越大,大气对它产生的摩擦力也就越大,可以联想一下为何降落伞的表面积这么大。
这个摩擦力会随着物体降落速度的增大而增大,但是这个速度增加的过程并不是无止境的,而是会在物体达到一个终端速度时停止增长,此时降落中的物体会进入匀速运动的平衡状态。
举个例子,如果降落的时间足够长,一个跳伞的人在打开降落伞之前,就会达到他的终端速度,并且会一直以这个速度降落。
这是因为大气的摩擦力会和这个人自身的重力相互抵消,而由于大气摩擦力是随着运动速度增加而增加的,所以产生这个抵消的效果需要一定的时间。
这个跳伞运动员的终端速度可以达到198千米小时。
科学逸事:流星雨(传说中可以实现愿望)就是很多陨石碎片以高速进入地球大气层(一般来说,是在地表80千米到110千米的高空中)后、发生自燃并留下运行痕迹而形成的现象。
流星雨现象在我们人类眼中弥足珍贵,譬如每年夏天的“英仙流星群”
—也被称为“八月流星群”
,因为一般会在8月10号左右出现。
流星雨这种短暂的焰火现象看似是大气摩擦力导致的,但事实上是由于高速冲击过程中产生了一种巨大的压力(高速运动中的物体周围的大气会被压缩,气压变大,因而物体本身的温度升高,导致流星自燃)。
只有那些体积足够大、不会在降落过程中被分解的陨石才会降落到地面,而其他的,就成了我们口中的小流星雨。
我把“我们如何才能逃离地球?”
这个问题发表在了各大社交网站上。
这里有一些充满智慧的评论:
@Heichou_bicho:有一本好书就行了。
@GloriamariaEsthefany:去海里。
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