知识就是力量|藏文科普｜星星是如何打水漂的_小行星|科技

撰文 / 钱磊（中国科学院国家天文台）郭亮（中国科学院力学研究所）
本文来自《知识就是力量》杂志

大家一定都玩过打水漂吧？能够打个漂亮的多次水漂是一件非常令人兴奋的事。但是你知道吗，除了石头，导弹、载人航天器返回舱甚至是外太空的星星也会打水漂呢！今天就让我们一探究竟。

打水漂是一个非常严肃的科学问题
为什么沉下去的石头，会再次跳上来？这其实是一个比较复杂的力学问题。按照流体力学中的伯努利定律，流体的速度愈大，压强愈小。所以，贴着石头的那层水速度很快，压强较低，但是更下层的水几乎是静止的，所以压强较大。这个压力差就会推动这层水向上运动，带动石头跳起来。但在石头的速度为3.5米/秒，入水角度大于55度时，就无法打水漂了，而当入水角度在20度左右，将获得最佳弹跳效果。

打水漂的力学模型过程

石块打水漂的力学模型分析
二战期间，英国著名发明家巴恩斯·沃利斯利用打水漂的原理，经过精确计算，研究出了飞机的速度、高度，参考炸弹的重量等参数，制成的跳弹可以像石头一样在水面上跳跃，最终突破了德军的水下鱼雷防御网，成功炸毁了目标。

被炸毁的德国鲁尔水坝（左）以及仿制的沃利斯跳弹模型（右）
小行星也喜欢在太空中打水漂
在一定条件下，地球的大气层也可以作为“水面” ，让飞行器和一些小天体实现“太空水漂” 。中国的探月工程返回舱，就是通过打水漂的方式实现降速进入大气层的。
太空里充满了石块和冰块，有些是早期太阳系形成时剩下来的小行星、彗星，有些是小行星撞击行星，溅射产生的石块。这些石块时不时会向地球飞来，很多时候擦肩而过，而有时候也会落入地球大气，形成流星；没有完全烧毁的石块则会落到地面成为陨石。除了这两种情况，这些太空石块也有可能进入地球大气上层，又被弹回太空，就像在地球大气中打了个“水漂” 。

行星掠过地球，打了个星际水漂
小行星通常都在旋转，角速度通常沿转动惯量最大的轴。哑铃形和雪茄形的小行星旋转起来就像竹蜻蜓。和打水漂的石块一样，如果角度合适，小行星就可以被地球大气弹走，完成一次“太空水漂” 。
【知识就是力量|藏文科普｜星星是如何打水漂的】人类就曾经观测到小行星的“太空水漂” 。 1972年曾有一颗小行星在大气层界面上完美地打了一个“水漂” ，而没掉落下来。未来，随着观测能力的提升，我们可能会看到越来越多这种“太空水漂”事件。这将为我们了解地球大气的上层和小行星的相互作用提供更多信息。

知识就是力量|藏文科普｜星星是如何打水漂的

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