如果从太空向地球扔一头大象,它会落到地球上吗?

如题所述

陨石如果从天空坠落到地球,肯定会在半空就燃烧殆尽,因为陨石有重量,很重的陨石与地球的大气层摩擦燃烧,陨石就被烧没了,那么如果假设把陨石换成重量很轻的羽毛,把羽毛从太空扔下,会被烧毁,还是飘落到地上呢?再或者如果从太空向地球扔一头大象,它会落到地球上吗?

我们都知道,物理学界有一个非常有名的实验,叫做两个铁球同时着地,就是说一个10磅重和一个1磅重的铁球同时落地。当近地物体的加速度向下时,其视重小于实际重力我们就称其处于失重状态,当物体以加速度g向下加速运动时(也就是自由落体)我们叫它完全失重状态。

卫星或者飞船要环绕地球运行,必须达到一定的速度,这个速度称为第一宇宙速度,也叫环绕速度,在近地面高度约为7.9千米/秒,如果轨道较高,速度可以适当降低。

飞船的环绕运动,在较短的距离内,可以看做是平抛运动,即飞船以一定的水平速度飞行,同时受到地球重力,在竖直方向上做自由落体。(在大尺度的距离内,由于重力的方向在发生改变,所以,可以看做是一系列短距离平抛运动的叠加。)

当水平运动达到一定的速度时,由于地球是球体,表面具有一定的弧度,其下落的距离恰好可以符合地球的弧度时,飞船就可以做环绕运动了。

处于近地轨道的太空区域上,是远离于地心磁性吸引力的空间范畴,地心吸引力只对范围内的物质才会有吸引力现象的发生,而对超出于吸引力范围之外的物质来说,是起不到任何吸引力作用的现象。

因而,不管羽毛烧不烧毁,都不会有飘落到地球上的情况发生,而羽毛只能成为太空垃圾之一的现象存在,大象在这过程之中可能也消耗殆尽了。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2019-09-06

这是一个有意思的问题,我们先来定义一下这个问题中的“太空”,所谓的“太空”指的是地球大气层之外的宇宙空间。其实这个界限非常的模糊,但一般可以认为在距离地球表面400公里的外大气层,就可以称为“太空”了。

第二个问题:大象是从什么地方扔下来的?也就是说,我们还要考虑它的的初速度。比如说如果我们是从绕地球运行的空间站把大象扔下来,那么它就拥有和空间站一样的速度,大约为每秒7.9公里(第一宇宙速度)。在这种情况下,我们扔纸的动作只是相当于给它做了一个轻微的变轨,由于外层空间几乎没有阻力存在,所以它会继续围绕着地球运行,我们也就不用指望它会掉下来了。因此,我们应该把大象的初速度设为零。于是关于“从太空中扔下大象它能平安落到地球表面吗?”这个问题就变成了:在距离地表400公里的位置,扔下一张初速度为零的A4纸,它能够平安地落到地球表面吗?

很多人都会认为,这大象会在空气阻力的作用下,飘飘荡荡地缓缓落下,然后平安的降落到地面上,但事实却并不是这样的。需要指出的是,地球大气层的密度并不是随着高度逐渐减小的,大气层的空气约97%都集中在平流层(距离地表约9到45公里)以下,其中约75%又集中在对流层(距离地表约0到18公里)以下。而从平流层再往上的话,空气的密度会随着高度的增长而指数级地下降。事实上,超过了100公里,空气的密度就会变得极为稀薄,因此,在距离地表100公里以上空气的阻力几乎可以忽略不计。这也就意味着这张从距离地表400公里处掉下来的大象,会经过长达300公里的、几乎不受阻力的自由落体运动。      

 关于这个推论,大家可以回忆一下我们中学时曾做过的实验,在真空管(其实不是绝对真空,还是有少量的空气)内,同样高度的铁球与羽毛,几乎是同时落地。根据自由落体公式 v = 根号下(2gh)(为了方便计算我们设g = 10米/平方秒),我们可以计算出,当头大象抵达距离地表100公里处时,其速度大约为2450米/秒。我们从能量的角度来看看这头大象有什么遭遇,通常来讲大象的质量约为400.3659千克,我们取其整数,即0.004kg,将其代入动能公式,Ek =( m x v^2)/2(这里的 m 代表A4纸的质量),可以得到此时这张A4纸所携带的动能 Ek 约为12000焦耳。12000焦耳是什么概念?这里举个例子来比较一下, AK47 步枪大家知道吧,它的子弹出膛时携带的动能约为1383焦耳。携带动能为12000焦耳的大象,一头扎进稠密的大气层,其自身携带的大部分动能会在短时间内释放出来,其后果就是大象瞬间解体,并在很高的温度下烧得渣都不剩。这里要说明一下,以上的描述都是理想化的,实际上在距离地表100到400公里的大气层中,还是存在着少量的空气,它们会制造一些阻力。而距离地表100公里的位置,大气也不是突然一下变得非常稠密,它有一个渐进的过程。虽然这些因素会影响到整个计算的精确度,例如这头大象携带的动能要比理论值小一些,相应的释放能量的值也会减少,但总的来讲,这些影响是改变不了最终结果的,哪怕动能减少到只有我们计算出的三分之一,大象都是绝对到不了地面的!

第2个回答  2019-09-07
如果有合适的扔大象的工具,然后有合适的速度方向,它会有可能落到地球上。
第3个回答  2019-09-07
我觉得不会因为这个摩擦力是很大的还没落到它就被烧成灰了。
第4个回答  2019-09-07
不一定,要考虑扔的方向和角度,还有下落的路线。