為何發射出去的航天器經過大氣層不會被燒毀?
流星往往由鬆散的冰、石頭、碳和不同數量的金屬混合而成。當以40000公里每小時或更快的速度進入大氣層時,它的表現並不好。能夠存活下來併到達地面的隕石被重新命名為「隕石」,它們往往由堅硬的石頭和金屬構成,但即使是這些隕石,也會被融化。那麼為何發射出去的航天器經過大氣層不會被燒毀?
首先我們來了解一下地球的大氣層的知識
1、散逸層(800 km~2000 km至3000 km),大氣極其稀薄,其密度為海平面處的一億億分之一。雖溫度極高,但只是物理意義上而已,熱量極低。
2、熱層(80至85 km~800 km),空氣極稀薄,以離子為主。溫度相當高,且隨高度升高而溫度升高。
3、中間層(50 km~80至85 km)又稱:光化層。溫度隨高度上升而下降。
4、平流層(7至11 km~50 km),含有臭氧,保護地球上所有生物的生存和地表免於受陽光中強烈的紫外線致命的侵襲,又叫同溫層。
5、對流層(0 km~7至11 km)平均高度約10公里。在赤道最高約為15公里,極地最低約8公里。平均而言,對流層溫度隨高度降低,每上升100米,溫度下降約0.6℃。
物體摩擦生熱,主要集中在兩個條件,一個是有足夠密度的空氣可以摩擦,另一個是速度。而只有對流層的大氣,才有摩擦的意義,大概距離長度是10km。
人們通常把航天器達到環繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小發射速度,分別稱為第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。第一、二、三宇宙速度分別為7.9km/s ,11.2km/s ,16.7km/s
脫離大氣層很容易。火箭在空中飛行的時間並不長,它們向上飛的時間足夠長,可以到達大氣層及其摩擦上方,然後轉向一側,以軌道速度疾跑。
大多數火箭在脫離大氣層之前只能達到4到6馬赫。與超音速飛機不同的是,它們不需要花很長時間費力地穿過所有的空氣——火箭在被摩擦力燃燒之前就會飛出大氣層。
而一般能夠和地球發生碰撞的小行星,速度和這個剛好相反,不是從零開始加速,而是通常都直接具備第三宇宙速度以上。通過地球足以摩擦生熱的對流層,幾乎不用一秒鐘。所以,一般摩擦產生的熱量瞬間就可以到達6萬攝氏度,超過太陽表面溫度12倍。所以,如果直徑在500m以下時,很容易就被燒毀了。
另外,火箭外殼還有隔熱圖層,防熱保護罩等設施,都可以幫助火箭撐過前50公里致命的路途。
衛星返回燒毀,其實更多的是人為設計的過程。因為經過長時間運轉,衛星自己已經大量消耗了,如果完整收回,那麼增加的成本是很多的。同時,出於對地面安全的考量,選擇讓這些衛星在返回的時候燒毀,而且是盡量能完整的燒掉。即使還有殘留,也讓這些殘留物墜入沒有人煙的大海或者沙漠。
※比炭還黑的行星,如何在黑夜裡發現一塊黑炭?
※關於生命大規模滅絕事件,科學家發現物種大滅絕和碳循環密切相關
TAG:菜葉奇聞 |