一張紙從太空飄落回地球時會發(fā)生什么?( 二 )
所以,我們的A4紙在接近卡門線的地方就已經(jīng)開始減速,隨著空氣阻力的逐漸增大,紙的速度也越來越慢。在80千米高度進入黑障區(qū)之前,紙的下落速度已經(jīng)低于300米/秒,它不會被燒毀。
那么,我們可以在地面等到紙的降臨嗎?
很遺憾,并不能。
紙是由一層薄的植物纖維制成,它的燃點很低,一張干燥的書寫紙大約在130℃~180℃時就能燃燒。而在太空中,由于強烈的太陽輻射熱,紙的表面溫度可以達到120℃,再加上它在下落過程中與空氣摩擦而產(chǎn)生的熱能,溫度是很容易超過130攝氏度的。
物體的燃燒需要具備三個條件:有可燃物,適合的溫度,和氧化劑。
紙的燃燒需要滿足三個條件
紙是易燃物,它的溫度已經(jīng)超過了燃點,為什么不能燃燒呢?因為在卡門線的附近空氣密度很低,氧氣更是幾乎沒有。缺乏氧化劑,紙燒不起來。
在高溫缺氧的狀態(tài)下,紙纖維中的有機物質(zhì)會發(fā)生分解干餾,也就是俗稱的碳化現(xiàn)象。紙會變成焦黃色,并且變得很脆,只要遇到強烈的氣流擾動,它就會碎裂成小片飄落下來。
太空紙飛機
有沒有人從太空扔過紙呢?到目前為止還沒有。
2008年時,日本科學家曾經(jīng)嘗試將紙折成飛機的樣子,由宇航員從國際空間站向外扔100個,看看它是不是可以安全地返回地面。這個實驗的目的是驗證通過低速摩擦進行太空返回的可能性,但更多的科學家認為對紙飛機的有效追蹤無法實現(xiàn),并且它下降的時間可能長達幾個星期甚至幾個月,即便有一架小飛機成功降落也沒有意義,實驗最終沒有做成。
考慮到紙飛機再入大氣層的速度比一張紙要快得多,日本科學家們采用了一種耐高溫的玻璃纖維紙折成的小飛機,這架紙飛機在東京大學的超高速風洞試驗中,它在200℃高溫和7馬赫的速度下堅持了10秒鐘。
文章插圖
日本紙飛機在做風洞實驗
回顧和總結:
本文為你簡單分析了一張紙的太空旅程,盡管結局并不美好,但我們至少從中了解了一些太空和力學的知識。
首先,紙張的下落與其它物體不同,它的重量輕并且面積很大,因此更容易受到空氣阻力的影響。
其次,我們大氣層100公里以上的高空,空氣極其稀薄,紙張可以以近似自由落體的狀態(tài)下降,并且達到很高的速度。
文章插圖
紙從太空飄落
同時,大氣層邊緣空氣密度是逐漸增大的,因此紙會在進入稠密大氣層之前一點點減速,它不會像其它墜毀的衛(wèi)星那樣燒毀。
【一張紙從太空飄落回地球時會發(fā)生什么?】太空中受到太陽照射的地方溫度很高,紙會被烤焦變脆,它會在對流層稠密空氣的擾動下碎裂成焦黃的碎片飄落下來。
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