近地軌道上宇航員對著太陽開槍,子彈最終會擊中太陽嗎?
趣味探索訊 在空氣中,從槍口射出的子彈能飛行2千米,威力巨大,但在水中,一般子彈飛行距離不超過2米,連魚都打不到,這是因為水的阻力是空氣阻力的778倍。如果在阻力非常小的近地軌道上開一槍,子彈又會飛多遠,是沿直線一直飛下去嗎?
在21世紀今天,人類進入近地軌道已經是一件稀鬆平常的事情了,不用再去懷疑真假,比如經常前往國際空間站的宇航員,假如宇航員在出艙太空行走過程中,對準太陽方向開一槍,那麼子彈會沿直線飛下去,最後擊中太陽嗎?結果可能和你想的不一樣。
要回答這個問題,我們必須先要了解兩個知識,第一個是萬有引力,第二個是慣性。在浩渺宇宙中,不論是體積龐然的黑洞,還是微不足道的沙粒,都具有引力,只不過質量和引力大小成正比,質量越大引力越大,質量越小引力就越小。
不論是在地球上,還是在太空中,慣性一直存在物體當中,與生俱來,比如我們騎自行車時,腳不踩了,但自行車還能繼續滑行,只不過地球上物體在運動時都受到多種阻力,地面摩擦力、空氣阻力等,這些力會導致物體最終停止,但在外太空中,由於幾乎沒有什麼其它阻力,物體能依靠慣性一直移動下去。
在地球附近的近地軌道上,人類引以為傲的國際空間站能以7.8千米/秒速度環繞地球飛行,艙外宇航員在沒有開槍之前,槍內子彈也跟著國際空間站一起以7.8千米/秒速度繞地飛行。但當對準太陽開一槍後,子彈的慣性發生了變化,動量變大了。
我們在地球軌道上建立一個直角坐標,在子彈飛出一瞬間,把沿地球軌切線方向定為X軸,把地球與太陽連線方向定為y軸,子彈不僅在x軸方向移動,也在y軸方向移動,在x軸方向,移動速度跟之前一樣7.8千米/秒,在y軸方向,為子彈發射速度,我們假設為1公里每秒。
在物理學中,第二宇宙速度為每秒11.2公里,是一種擺脫地球引力束縛的極限速度。而飛出槍口子彈就算把X軸和y軸速度直接疊加也只有8.8千米/秒,還是沒有達到第二宇宙速度,所以子彈最終還是無法擺脫地球引力束縛,前往太陽。
從外太空角度來看,子彈發射後速度突然變大,只會擴大軌道半徑,或許切入1000公里高近地軌道,或許來到10000公里高近地軌道,然後一直圍繞地球做圓周運動,讓垃圾本來就很多的近地軌道再添一個不大的太空垃圾。是不是和你想的完全不一樣,結果很意外。有趣的科學探索內容請關注唯一微信公眾號:有趣探索
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