一张纸从太空飘落回地球时会发生什么?( 二 )


所以,我们的A4纸在接近卡门线的地方就已经开始减速,随着空气阻力的逐渐增大,纸的速度也越来越慢。在80千米高度进入黑障区之前,纸的下落速度已经低于300米/秒,它不会被烧毁。
那么,我们可以在地面等到纸的降临吗?
很遗憾,并不能。
纸是由一层薄的植物纤维制成,它的燃点很低,一张干燥的书写纸大约在130℃~180℃时就能燃烧。而在太空中,由于强烈的太阳辐射热,纸的表面温度可以达到120℃,再加上它在下落过程中与空气摩擦而产生的热能,温度是很容易超过130摄氏度的。
物体的燃烧需要具备三个条件:有可燃物,适合的温度,和氧化剂。
纸的燃烧需要满足三个条件
纸是易燃物,它的温度已经超过了燃点,为什么不能燃烧呢?因为在卡门线的附近空气密度很低,氧气更是几乎没有。缺乏氧化剂,纸烧不起来。
在高温缺氧的状态下,纸纤维中的有机物质会发生分解干馏,也就是俗称的碳化现象。纸会变成焦黄色,并且变得很脆,只要遇到强烈的气流扰动,它就会碎裂成小片飘落下来。
太空纸飞机
有没有人从太空扔过纸呢?到目前为止还没有。
2008年时,日本科学家曾经尝试将纸折成飞机的样子,由宇航员从国际空间站向外扔100个,看看它是不是可以安全地返回地面。这个实验的目的是验证通过低速摩擦进行太空返回的可能性,但更多的科学家认为对纸飞机的有效追踪无法实现,并且它下降的时间可能长达几个星期甚至几个月,即便有一架小飞机成功降落也没有意义,实验最终没有做成。
考虑到纸飞机再入大气层的速度比一张纸要快得多,日本科学家们采用了一种耐高温的玻璃纤维纸折成的小飞机,这架纸飞机在东京大学的超高速风洞试验中,它在200℃高温和7马赫的速度下坚持了10秒钟。
一张纸从太空飘落回地球时会发生什么?
文章插图

日本纸飞机在做风洞实验
回顾和总结:
本文为你简单分析了一张纸的太空旅程,尽管结局并不美好,但我们至少从中了解了一些太空和力学的知识。
首先,纸张的下落与其它物体不同,它的重量轻并且面积很大,因此更容易受到空气阻力的影响。
其次,我们大气层100公里以上的高空,空气极其稀薄,纸张可以以近似自由落体的状态下降,并且达到很高的速度。
一张纸从太空飘落回地球时会发生什么?
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纸从太空飘落
同时,大气层边缘空气密度是逐渐增大的,因此纸会在进入稠密大气层之前一点点减速,它不会像其它坠毁的卫星那样烧毁。
一张纸从太空飘落回地球时会发生什么?】太空中受到太阳照射的地方温度很高,纸会被烤焦变脆,它会在对流层稠密空气的扰动下碎裂成焦黄的碎片飘落下来。

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