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这是个很有意思的问题 , 没有人做过这样的实验 , 即使去做 , 实现起来的难度也很大 , 扔下去应该很容易 。 由于鸡蛋的体积很小 , 经过大气层迅速降落之后 , 找起来估计比较费劲 。
大家知道 , 受万有引力的影响 , 一些从地外空间转移到近地轨道内的小行星 , 会有几率坠落进地球的大气层 , 然后在高速状态下与大气分子产生强烈的摩擦 , 巨大的压力和高温 , 会使周围的空气发生电离 , 并形成反弹激波作用于小行星 , 使小行星发生剧烈的“燃烧” , 或者干脆分裂为众多碎块 。 绝大多数的小行星在坠落到地面以前 , 都在穿过大气层的过程中“燃烧”殆尽 , 只有那些结构非常致密、质量较大的小行星才会坚持到最后 , 砸到地面后形成陨石 。
假如我们从万米高空扔出一个生鸡蛋 , 也会经历着与小行星相类似的加速、与大气分子剧烈摩擦的过程 , 那么在此过程中 , 生鸡蛋会变为熟鸡蛋吗?
要想解释这个问题 , 生鸡蛋有两个初始条件必须明确 , 一个是它距离地面的高度 。 普通民航飞机的飞行高度 , 一般都在8000米左右的高度 , 而那些长途洲际航班飞机的飞行高度 , 有时会达到12000米的高度 , 这个高度在大气层中对应的位置 , 则是对流层的顶部、平流层的底部 。 而执行太空航行的航天飞机 , 为了执行任务的需要 , 至少需穿越100公里的卡门线 , 有时飞行高度甚至能达到1000公里 , 像对接国际空间站的航天飞机 , 就能直接飞到400公里的高度 , 才能实现与国际空间站的有效对接 。
第二个初始条件是鸡蛋的初始速度 。 这个初始速度是垂直于地面的分速度 , 并不是绝对速度值 。 无论是在对流层顶的飞机还是航天飞机 , 其飞行的方向一般都是平行于地表 , 其垂直于地面的分速度基本为0 。 如果从普通飞机上扔鸡蛋 , 那么它垂直下降的初始速度就为0 , 然后作抛物线下降 。 而如果从航天飞机上扔下 , 如果水平速度达到地球的环绕速度 , 那么鸡蛋会在较长的时间内围绕地球飞行 , 而不会坠落下来 , 然后随着时间的推移 , 出现轨道衰减 , 才会以螺旋渐进的方式朝着地面坠落 。
【假如从万米高空扔下一个生鸡蛋,落地时会熟吗?答案你肯定想不到】
所以 , 从万米高空与从1000公里高的航天飞机上 , 扔下一个鸡蛋 , 大气层对鸡蛋的影响可谓天壤之别 。 如果仅从高度不到10000米高空扔下 , 虽然在鸡蛋下落过程中 , 会受到密度较大空气的阻力作用 , 在一定程度上推动鸡蛋温度的升高 , 但是这个过程的作用时间太短 , 通过摩擦所产生的热量 , 作用于鸡蛋本身、被鸡蛋吸收的热量毕竟非常有限 。 就像从高度几千米的积雨云中落下的雨滴一样 , 在落到地面后 , 我们根本感受不到雨滴是热的 , 鸡蛋同样会如此 , 虽然摩擦会提升鸡蛋表面以及整体的些许温度 , 但是在吸收热量的同时 , 也会有相当一部分热量散发出去 。
那么 , 假如将生鸡蛋从航天飞机1000公里高的散逸层上层扔出去 , 结果会怎么样呢?大家知道 , 散逸层是地球大气层的最外缘 , 是大气层与宇宙空间的过渡带 , 空气非常稀薄 , 但受到太阳高能辐射以及宇宙各种射线的影响 , 这些非常稀薄的大气分子 , 基本上都呈现出高度电离现象 , 最离气体所携带的能量基本上内能的方式体现 , 所以散逸层中上层的温度非常高 , 可以达到1300摄氏度以上 。
推动一个物体燃烧或者温度上升的一个决定性因素 , 并不是环境温度的高低 , 而是吸收热量的多少 , 因此即使在散逸层中 , 温度高达1300摄氏度 , 但是单位体积的空间中所蕴含的热能总量还是非常少的 , 在这样的环境中 , 如果人体能直接接触的话 , 感受到的并不是热 , 反而是寒冷 。 所以 , 生鸡蛋在离开航天飞机时 , 并不会因为“高温”而立即发生什么变化 。
接下来 , 在散逸层中 , 由于空气密度很小 , 鸡蛋下落时所受到的阻力也非常小 , 于是就将在垂直方向上作自由落体运动 。 由于到达平流层顶之上这段距离 , 地球大气层的密度都相对很小 , 所以我们取鸡蛋在1000公里和90公里高度上呈现出的重力加速度进行平均 , 然后利用公式v=(2gh)^(1/2) , 计算出鸡蛋在到达较高浓度大气层时(即平流层上层)时的平均速度 , 结果为4000米/秒左右 。
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