5噸大冰球，從萬米高空和太空掉落有啥區別？答案顛覆認知

2020-10-18 星辰大海種花家

這是一個非常有趣的話題，按理來說越高的地方掉落的話重力勢能所釋放的能量就會越大，這道理很簡單如果一個保齡球從桌子上掉落肯定會砸傷腳，但如果從一層樓高度掉落的話，可能會致殘甚至致死，那假如一個大冰塊從100千米的太空掉下來會砸死人嗎？

五噸冰塊萬米高空掉落能量有多大？

就假設它是10000米，這個高度大約是國際航班巡航的高度，五噸的冰塊不太可能到這個高度，但我們就按標題假設的那樣，從10000米高度掉落！

V=√2gH

如果忽略空氣阻力，末速度公式為2gH開根號，將上述參數代入公式，得：

V=442米/秒

按動能公式：Ek=（mv^2）/2計算

Ek=488410000J

約合：0.11673噸TNT發生爆炸，大約是117千克！

或者使用重力勢能公式：Ep = mgh，代入計算得：490000000J

約合：0.117噸TNT，即：117千克TNT的當量

如果加入空氣阻力，那麼這個數值會小很多，但毫無疑問會砸死人！因為這個5噸，10000米這兩個數值實在是太大了！

一輛被房頂約一塊約一噸的冰塊砸中的車

五噸冰塊從100千米高度掉落能量有多大？

當這5噸的冰塊從100千米高度掉落時，加入忽略空氣阻力的話就太恐怖了

按Ep = mgh，計算得：49000000000J

約合：11.71噸TNT

可能大家對11.7噸沒啥概念，但二戰著名的轟炸機B17的載彈量只有8噸，B29隻有9.5噸，也就是說這個5噸中的大冰塊如果忽略空氣阻力從100千米高度掉落的能量，即使B29丟下所有的炸藥也無法與之媲美！

但事實上並不能如此計算，因為從100千米高度進入地球，必須要考慮一個高超音速激波加熱的空氣動力效應，比如它將在如下幾個節點達到相應的速度：

掉落5897.959米時即：5.9千米時將超過海平面的音速：340米/秒

掉落589795.9米時即：59千米時將超過海平面十倍音速：3400米/秒

高超音速下的氣動加熱

高超音速氣動加熱是一個因素，但更大的因素是越到低空，這個冰球（按冰的密度計算這個5噸的冰球直徑大約2.2米），前後所受到的壓力差相當大，將完全超過整個冰塊的結構強度，也就是說它將會在掉落的過程中解體，分解為數塊，甚至粉碎性爆炸，成為彌散大氣層中的一團冰霧！

這也是很多小行星在低空發生爆炸的重要原因，比如車里雅賓斯克的小行星就是這個命運，不過它的直徑超過了17米，因此爆炸造成了地面損失！而早先通古斯卡的爆炸影響卻更大，所幸爆炸發生在人跡罕至的西伯利亞通古斯卡地區。

當然通古斯爆炸我們只能根據地面爆照結果分析取得數據，但事實上在2019年早些時候的衛星照片也拍攝到了在空中爆炸的小行星！

2019年2月白令海峽上空爆炸的小行星

這顆在白令海峽上空爆炸的小行星大約相當於20萬噸TNT當量，猶如一縷煙氣飄散在了空中！

地球每年從太空獲得的水

其實這樣的事情每天都在地球的大氣層內上演，1996年2月NASA的「波拉」衛星觀測到大氣層的一些暗斑，後經過分析發現，這是水冰彗星在進入大氣層後形成的水蒸氣雲團。

這也成了地球海洋中水的重要來源。

廢話了那麼多，肯定有朋友會問，假如是個石頭呢？還會掉到地球上嗎？這確實是個好問題，假如是個高強度的鐵隕石材質，那麼掉落地球上完全是沒有問題的，但如果是個鬆散材質的就不一定了，也許會碎裂成多塊，也許會粉碎性解體，或者在大氣層中燃燒殆盡，掉落地面的可能性就不大了！

所以大氣層是個好東西，不只是呼吸，還能保護我們不被隕石轟擊，未來的月面基地建設可就沒有任何保護了，因此基地選址在深深的月面以下也許是最好的選擇，否則一粒微隕石可能就會直接穿透外殼破壞密封，造成嚴重事故！

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