如果在國際空間站使用M82A1狙擊步槍對著太陽射一發子彈會怎樣?
這顆子彈可能會反過來打死你……
即便你在太空對著太陽射擊,子彈也不會直直的就沖向太陽。別忘了,你邊上還有個地球呢,巴雷特槍的初速也就800多米每秒,疊加上飛船的7.9千米/秒,也就8.7千米/秒,離第二宇宙速度11.2千米每秒還差了不少。
只要這個物體的速度沒有達到第二宇宙速度,也就根本無法脫離地球的引力,更罔論射向太陽了。
更重要的是,前面的計算是一個特殊情況——沿著飛船飛行的方向射擊,這樣疊加出的速度是最高的。如果方向差了一點,這個速度還會更低,甚至會墜入大氣層燒毀。
最後,還有一個最可怕的情況:這顆子彈可能會反過來打死你。
如果你射擊的方向恰好與當前飛船的速度方向平行,那麼這顆子彈就會繞著一個橢圓軌道運行。但是,這個橢圓軌道在某些地方,是和空間站的軌道重合的。雖然兩個軌道的周期不一樣,但這仍然是一個定時炸彈,如果將來是什麼時候,兩者又恰好重合了,那整個飛船可能都會報廢。
如果在國際空間站使用M82A1狙擊步槍對著太陽射一發子彈會怎樣?
首先要明確一點,國際空間站相對於太陽的位置不是一成不變的,因為國際空間站在圍繞地球運轉的過程中與太陽的相對位置隨時都在變動,因此在不同位置開槍的效果會有些不一樣,但最終的結果並不會改變多少,我們可以簡單來分析下!
空間站軌跡,很清楚可以看到空間站的距離地面並不高,大約在400KM左右,運行速度約7.8KM/S!M82A1狙擊槍的初速約900M/S,以下分幾種狀況敘述
一、假如空間站朝著太陽前進,那麼其速度將增加為8.7KM/S,但並未超過地球的逃逸速度11.2KM/S,因此它將跑出一條近地點與空間站軌道一致的大橢圓軌道!
二、假如空間占背著太陽方向前進,那麼其速度將減小為6.9KM每秒,相當於一個與空間站軌道同速度的衛星減速重返大氣層了,因此無法支撐子彈繼續運行在這個軌道,在逐漸掉落的軌道中慢慢墜入大氣層,也許需要一段時間,但最終將會與地球親密接觸!
三、假如空間正處在地球與太陽之間,因為其速度並沒有增加,但高度增加了,因此它仍然是一個大橢圓軌道,比空間站朝太陽前進時的大橢圓的遠地點會低一些.....
幾種情況,沒有一種是可以脫離地球懷抱的,大部分同學可能認為太空中沒有重力,這顆子彈將會朝著太陽前進,其實完全不是,因為在地球軌道上運行的航天器,只是其離心力與重力處於平衡狀態而已,比如空間站的7.8KM/S的速度產生的離心力才能與地球的引力抗衡.....區區一把狙擊槍算個毛哦.......
所以,無論朝哪個方向發射,最終還是會回到地球,只不過時間各不相同而已.....!!
對太陽不會有任何的影響,因為這個子彈根本就不會到達太陽。
也許有人會覺得太空中沒有重力,所以子彈應該會以固定不變的速度一直向著太陽前進,並最終到達太陽。但這恰恰是對科學知識了解不深的一個表現(當然了我也只是個普通的愛好者)。太空之所以失重,是因為飛船繞地球旋轉產生的向心力和地球重力大小相同。假如飛船在某一瞬間突然靜止不動,那飛船上能感受到和地球表面幾乎一樣的重力,然後飛船會以自由落體的方式墜落在地球上。
圖:國際空間站
實際上,我們將這個問題所需的數據羅列出來,然後對各種可能的情況進行分析,就會發現不管怎麼樣,這個子彈也無法到達太陽。
國際空間站軌道高度是400千米多一點,此處的重力加速度比地表略小但幾乎一樣,它繞地球公轉的速度大概是8千米每秒,我查到M82A1的子彈初速為853米每秒,而地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度分別是7.9千米每秒和11.2千米每秒。知道這些數據我們就可以簡單分析一下。
圖:地球上的宇宙速度示意
有兩種極限情況,那就是飛船從地球的暗面到地球明面的一瞬間和從明面到暗面的一瞬間,此時太陽正好在飛船前進的正前方和飛船前進的正後方。假設太陽在正前方,那向太陽開槍後子彈的速度加上飛船自身的速度,大概是8.8千米每秒左右,而第二宇宙速度是11.2千米每秒,因此子彈達不到第二宇宙速度,也就無法脫離地球引力的束縛,只會以一個橢圓形的軌道繞地球轉動。
假設太陽在正後方呢?那更糟糕了。由於飛船的速度方向與子彈方向相反,兩者速度疊加起來只有7.2千米每秒,比第一宇宙速度還小,那這個子彈會掉到地球上,可能在掉落的過程中就燒蝕殆盡了。
圖:衛星的橢圓形軌道
其他的各種情況都是位於這兩者中間的,連速度疊加最快的情況都無法擺脫地球引力,何況其他情況呢?
因此,在國際空間站上開槍,除了對國際空間站可能有極小的速度改變以外,基本沒什麼其他影響。
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題主找虐是吧,請聽好:
國際空間站距離地面大約400公里,地球半徑大約6400公里。我們按照國際空間站運行半徑為6800公里來計算,繞行速度大約為7.8公里每秒。
M82A1使用12.7×99mm NATO子彈,可以在真空發射。但是要快,因為他沒有考慮過真空冷焊現象,趕緊開槍。子彈初速度相對於空間站約為900米每秒。
我們現在在國際空間站外,太陽若在國際空間站矢量方向,那麼就朝向國際空間站速度矢量方向開槍。那麼子彈的速度就是8.7公里每秒。
橢圓軌道簡化計算公式為v=√(GM(2/r-1/a)),已知速度v=8.7km/s,萬有引力常數G=6.672x10-11N·m^2 /kg^2,地球質量M=5.965×10^24kg,環繞半徑r=6800公里,現在就剩下長半軸a未知啦。
隨便找個Excel算一下。
結果就是這顆子彈在近地點400公里,遠地點約6000公里的橢圓軌道上運行。
太陽表示:狙擊步槍神馬的,關我啥事。
題目中說的狙擊步槍是大名鼎鼎的巴雷特M82A1,它的子彈初速大概是850米每秒,國際空間站的速度大概是7800米每秒。對人類來說,這倆速度都挺大的,空間站所處的位置又幾乎是真空,不用擔心空氣阻力,所以一些人覺得子彈應該暢通無阻,一路沖向太陽。
這當然是不可能的,不然太陽咋那麼淡定。但是,為啥不可能呢?
↓手持巴雷特的士兵,圖片來自wiki↓
空間站附近接近真空沒錯,但是引力跟真不真空沒關係,引力只看質量和距離。
引力大小跟距離平方成反比,地球半徑約6400公里,空間站離地面約400公里,所以空間站上所受到的引力足有地面上的89%。
如果你有比爾蓋茨財富的89%,你能說自己「沒錢」么?同樣的,空間站也不能說自己沒有受到地球引力。
↓國際空間站離地球其實並不遠,圖片來自NASA↓
正是引力作為向心力,才讓空間站圍著地球轉圈圈,而不是一下子飛沒影了。而這種圍著地球轉圈圈,從另一個角度看,也是個不斷自由落體的過程,所以空間站裡面的人會感覺失重。
失重會給人一種引力消失了的錯覺,但是當你試圖遠離地球的時候,引力就會讓你知道它一直都在,會把你拉回來繼續轉圈圈,甚至直接拽回地面上來。↓如果你自由落體,就會體驗到失重的感覺,但是引力照樣在,正是引力把你拉向地面的,圖片來自newtonsapple.org.uk↓
想要真正擺脫地球引力飛向太陽,需要達到第二宇宙速度,大概是11200米每秒。不難發現,子彈和空間站不管怎麼算都達不到這個速度的。
所以不管巴雷特狙擊步槍多拽多厲害,子彈都會被地球給拽回來。至於後坐力,我們可以用動量守恆來簡單算一下。
如果子彈質量算0.1千克,子彈初速850米每秒,可算得動量是85千克米每秒,如果槍手和槍總質量是85千克,那麼他在開槍的瞬間會有1米每秒的速度,也就是3.6公里每小時,這個速度跟我們平時走路速度差不多。
如果槍手依託整個空間站來開槍,空間站質量約400噸,也就是400000千克,這樣算下來後坐力帶來的速度只有約萬分之二米每秒,是不是也不熟很可怕?
其實想一下就知道,如果空間站那個高度就可以發射步槍子彈打太陽,那還要重型火箭和飛船幹什麼呢?感謝您的閱讀,歡迎分享和關注。
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子彈的底火和火藥不管是分解型還是燃燒型都是不需要氧氣的。
溫度很重要,對槍和子彈的材質有很大的影響,撞針是否能引燃底火也是個問題。 至於重力既然在太空我們就認為失重吧,根據相對論太空的真空無氧狀態只是相對的,並不是純粹的無阻力狀態,只是相對地球或其它星球上會小很多。既然如此,這個飛行的子彈,終究會因為太空其它物質的阻力而耗盡動能,停止前行,而且如果那個宇航員真的開槍了子彈雖然會向前飛,但它本身也會給開槍的人一個反作用力,兩者會相向而行。這種結果是子彈會一直向前飛,而人卻朝著相反的方向也一直飄。理論上講,由於人的質量相對於后座力較大,自然會飄的慢一些。至於在太空開槍會不會有聲音,由於聲音是靠物體或空氣震動發聲的,在真空一團氣體是會產生壓強的,這個壓強的大小與溫度有關。溫度足夠高時,氣體內部的壓力遠大於分子之間的引力,這團氣體就會擴散稀釋,不會坍縮成一團。相反,溫度足夠低,低到分子的熱運動幾乎停止時,它們也可能在引力作用下聚集在一起,所以聲音無法擴散到耳朵里就無法聽見聲音,不過物體也是可以傳播聲音的所以震動可以通過槍到宇航服再到耳朵里就可以聽見聲音了,不過聲音會比較小。
由於是在太空站地球的重力圈產生的引力較小,子彈的質量也小,在付出了能量後,終於發射出去了,也會被金星和水星吸走或改變方向。(一切都是理論上來說的沒有實踐誰也沒有準確的答案)
假設即便到了太陽前也會氣化啊,題主出題的意義何在呢?
毫無疑問,就像沒有開這槍一樣??!
1:因為子彈是要撞針撞擊子彈後部產生底火導致子彈內部裝的火藥燃燒爆炸把彈頭推出去的!所以沒有空氣火藥是不會燃燒爆炸的!
2:但是要是能夠點燃呢?我們了解一下航天員在空間站的生活就知道,宇航員在太空艙裡面是沒有戴呼吸面罩的!比如當年中國女宇航員在太空做的物理實驗!所以空間站裡面是有氧氣的!只要你在空間站裡面開槍。當然你可以穿著宇航服,然後提前改變一下空間站的結構。比如留出來一個比較薄弱然後利於修復的地方,對著它把子彈發出去然後立即補上!然後呢,會發生什麼呢?還是一樣,什麼也不會發生。首先儘管狙擊步槍的後坐力很大,你也別想著這一槍能把幾噸重的空間站打的偏離軌道。
地球離太陽有1.5億千米,中間確實是真空。但是子彈仍然無法脫離地球!因為它沒有達到第二宇宙速度11.2km/s,第二宇宙速度,也就是在地球周圍人造天體無動力脫離地球吸引力被太陽引力捕獲的最低速度。
而一般狙擊步槍子彈初速度只有850m/s,再加上國際空間站的速度8km/s,子彈的速度也就只有8.85km/s,所以它沒法脫離地球軌道,它那微弱的背著地球前進的分速度會被地球引力慢慢消耗。假如你的子彈初速度正好垂直遠離地球,那它的速度會被完全消耗光最後落入地球大氣層墜毀!假如你沒有那麼偏激的話,它還是能找一個適合自己的軌道安度餘生的!
3:但是我知道你想讓子彈飛過去!那就假設它能飛過去吧!然後還是什麼都不會發生,地球離太陽有1.5億千米,假如這個子彈中間沒有遇到什麼隕石或者被其它星球的引力捕獲,同時由於太空中幾乎沒有空氣,也就幾乎沒有阻力。它最後會成為歷史上第一個人造的被太陽熱量毀滅的人造物體!假如是第二宇宙速度11.2km/s的話。我自己用計算器算了一下大概在0.4年以後。
其實還真挺美妙的!
這個問題真有意思。。。。
但是現實情況並不會那麼誇張,所喲再說完現實情況我們不妨腦洞一下。
現實情況國際空間站的數據很好查閱,我們就以空間站的軌道高度為400公里,並且繞行速度7.66km/s。 利用公式大概計算下在這個高度上,逃逸速度10.8km/s。
而M82A1使用NM173 AP-S穿甲彈時,子彈初速915m/s。答案很明顯了。。。。(7.66+0.915<10.8)子彈並不足以飛向太陽,而是不足以脫離地球的引力範圍,只會沿著橢圓軌道繞著地球運行下去,最終在稀薄的暖層大氣的作用下緩慢降低高度、燒毀。
子彈的速度在短期內有無空氣阻力影響不大,所以按照915m/s帶入是可以的。
假設子彈的合速度大於逃逸速度現實情況下不管如何子彈都逃脫不了地球的引力,那麼如果假設子彈和速度大於逃逸速度那麼會怎麼樣呢?
從前面的數值我們可以算出,子彈的速度至少要達到3.2km/s,這麼快的子彈只有腦洞才能有了。這樣子彈終於可以自由飛翔了(大概率也會繞開太陽),但是打槍的人卻遭了殃。
運用動量定律算下,子彈的質量假設為0.1kg,按照3.2km/s的速度,穿上宇航服的宇航員假設重200kg,這時宇航員會得到一個1.6m/s的反向速度。。。加上太空里沒有空氣阻力,所以要提前做好防範,不然的話宇航員也自由飛翔了。
巴雷特M82A1狙擊步槍自1982年服役以來一直到現在,在整個槍械界,巴雷特都是非常有名的。根據巴雷特使用的彈藥不同,它的子彈初速度不盡相同,最高可達915m/s,最大射程可以達到8300米,威力巨大。
現在將巴雷特抬上了太空,沖著太陽開一槍,結果會怎麼樣呢?
一顆子彈飛速的從槍膛中射出,聽不到聲音,子彈開始繞行地球,並在一定的時間內,由於重力影響,繞行軌道不斷變低,直至墜落地球大氣層,灰飛煙滅。
國際空間站運行在距地面400千米的高度,繞行速度在7.8km/s,為了方便對比,將子彈初速度取整設為1km/s。
順著運動方向開槍,速度加成可達8.8km/s,這個速度很快,但依然擺脫不了地球的引力束縛,速度達不到第二宇宙速度11.2km/s,其最終的命運當然是在地球的懷抱中哪裡也去不了。
不過,在這個軌道上開槍,要擔心一下空間站會不會與子彈相撞哦,如果相撞,帶來的危害將是災難性的。
另外,太空中開槍完全沒有問題,因為子彈的開火不需要氧氣與任何空氣參與,從底火藥到發射葯皆是如此。
從另一個角度看,也能知道子彈不會跑去哪裡,如果可以飛出地球直奔太陽,那麼科學家早就在空間站上發射無數個小型的子彈衛星了,嘿嘿~
本回答由一枚遊戲科幻迷原創,感謝點贊關注,我們一起科幻想像、暢遊宇宙!予人玫瑰,手有餘香!對空間站而言:如果不對運行軌道進行修正,在大狙的後坐力下,空間站會稍微改變軌跡。前提是你靠在空間站外牆上開槍。不過相對於空間站的總質量,這個推力比較小,應該不至於導致空間站墜落。如果你在漂浮狀態開槍,那被改變運動軌跡的就是你了。什麼?在空間站內部開的槍?呃,那你是老壽星吃砒霜-----。
對子彈而言,我原以為子彈會向太陽飛去,但受諸星球引力影響,子彈要麼被某星球捕獲成為衛星或乾脆墜落其上;要麼偏離原始方向不知所終。---但一覺醒來,看到諸君評論,忽然明白自己想錯了。空間站在環繞地球軌道上。是第一宇宙速度。要想脫離地球軌道飛向太陽,需要達到第二宇宙速度。空間站的速度疊加上子彈的速度根本達不到第二宇宙速度,所以子彈根本不可能飛向太陽。
另外為什麼會有這麼多人以為子彈在太空里打不響?火藥是自帶氧化劑的,其燃燒並不依賴空氣,所以槍在水下也打得響,太空亦然。
比如黑火藥著火時,發生如下化學反應:
2KNO+ S + 3C ==== KS + N ↑+ 3CO↑硝酸鉀分解放出的氧氣,使木炭和硫磺劇烈燃燒,瞬間產生大量的熱和氮氣、二氧化碳等氣體----OK?以上個人看法,未必正確。請學霸高人指正。
呃,白兵的圖片被指與主題無關,已刪除。
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