原子 如果被一个时速2.8万公里的铁原子击中头部,对人有影响吗?
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极高的速度往往意味着极高的能量。自从飞机这种人造飞行器诞生以来,天空中就一直发生着飞鸟撞击事件。我们都听说过,一只鸟可以撞爆一架飞机。
这听起来是一件不可思议的事情,小小的鸟怎么可能拥有那么大的能量,飞机怎么会那么不堪一击?
其实,这完全是有可能而且真实发生过的。
小鸟本身就算飞的再快,也不至于可以撞坏一架飞机,关键在于飞机是以极高的速度运行着的。
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小鸟即使悬停在空中,但相对于高速飞行的飞机来说,它仍然是以极高的速度冲向飞机的,这一撞,就出事了。如果一只小鸟不小心撞上了停在机场的飞机,那根本不会出现什么事故,顶多是小鸟被撞晕了。
就像,有时候会有小鸟撞到家里的窗户玻璃一样,飞机可比玻璃坚硬多了。
据计算,一只0.45公斤的与时速960公里的飞机相撞,会产生21.6万牛顿的力。如此大的力,撞坏飞机也不为过了。
从鸟撞事件可以看出,即使是很小的东西,一旦拥有很高的速度(相对于被撞者),那它所具有的能量就是超乎想象的。
类比于鸟击,我们不禁想知道,让一个铁原子以28,000公里/小时的速度撞击人的头部,那样的话将会发生什么?
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极其微小的原子让一个铁原子撞击人的头部,听起来很像对着脑袋开枪,但铁原子绝对是一颗极其袖珍的子弹。
【 原子|如果被一个时速2.8万公里的铁原子击中头部,对人有影响吗?】一个原子能有多大呢?
据测量,原子的直径一般在0.1-0.5纳米之间,也就是1×10^-10至5×10^-10米,只看数字好像并不直观,我们举些例子。
100万个原子排列起来的长度才相当于人的头发的直径,如果将一个苹果放大到跟地球一样大,那么苹果中的原子就跟原来的苹果一样大。
一个苹果与整个地球,这个看似夸张的比较,却很能说明原子的极其微小。一个苹果跟地球一样大的时候,我们人有多大呢?
尽管原子已经很小了,但它并不是最小的不可切分的粒子,实际上它由更小的原子核和电子组成。
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原子核占据了原子几乎全部的质量。组成原子核的两种粒子分别是质子和中子,质子带一个单位的正电荷,而中子不带电。以前人们认为原子是构成物质的最小基本单位,但后来科学家又发现了夸克,夸克比原子更小。
夸克存在于何处?其实质子和中子就是由夸克组成的,夸克不能单独存在,而是互相结合在一起。
结合在一起的夸克会形成一种复合粒子,这种复合粒子就是强子,质子和中子就属于强子,而且还是强子中最稳定的。
由于夸克不是单独存在且无法分离出来,所以人类对夸克的认识都是通过观测强子才得知的。
微观世界中的一个基本粒子,即使是以28000公里的时速冲击人体,似乎依旧显得微不足道。
粒子撞击人体并不是我们的刻意设想,这种现象其实每时每刻都在发生。
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银河宇宙射线来自外太空的带电高能粒子每天都在冲击着地球,这种粒子束我们称之为宇宙射线或银河宇宙射线,简称GCR。
宇宙射线可以大致分为原生宇宙射线和衍生(二次)宇宙射线,太阳直接发出的射线就属于原生宇宙射线,原生宇宙射线又星际物质作用会产生衍生宇宙射线。
一般情况下,进入地球大气层的宇宙射线90%是质子,9%是氦原子核,也就是α粒子,其余的1%是电子。
宇宙射线的能量可以超过10^20 eV,远超过地球上的粒子加速器可以达到的10^12至10^13 eV。
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当带有极高能量的宇宙射线冲击地球时,会被地球大气层“拦截”,也就是宇宙射线会大气层中的空气分子碰撞。这些碰撞会产生很多的π介子和k介子,介子跟质子一样也属于强子的一种。π介子和k介子很快会衰退为极不稳定的μ子(一种粒子)。
而许多μ子是可以到达地球表面的,它们带有的能量大约是1.4Tev,也就是1400ev。显然即使这些μ子是径直打向我们的头部的,我们现在依然活得好好的。
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