如果我们在太空中发射一颗子弹,子弹会停止吗?还是会一直运动?这个问题,我们需要考虑两个因素:
第一:子弹会不会受到其他物质的阻挡,也就是和某物发生碰撞,这肯定会导致子弹将其携带的动能转到到某个物体而发生停止。
第二:如果在太空中,子弹不会和其他物体发生物理碰撞,其能一直运行下去吗?会不会被其他天体的引力捕获?
宇宙的尺度,子弹会撞击某物停止吗?
我们知道在地球上发射一枪,就算你不瞄准任何物体,也会造成误伤,击中其他物体。相对来说,在我们地球的尺度上,一些物体分布的太过密集,随便一枪子弹都有可能撞击到某一物体。那如果在地球外呢?
我们知道月球是离地球最近的天体,在我们的印象里,月球往往离地区很近,感觉像是挨在一起的,但事实并非如此,这时因为我们看了太多大小和距离不成比例的地月照片。
上图就可以清楚地看到,地球和月球的情况,真的相距很远,地球和月球之间的距离是地球直径的40倍,平均距离为384400千米。就从地月距离上看,太阳系天体的分布真的很稀疏。那太阳系有多大呢?
太阳系的半径大约100000AU,1AU=1.496x10千米,是地球到太阳的平均距离。所以在太阳系中,你随机朝一个方向发射子弹,能撞上天体的概率微乎其微。那银河系呢?离我们太阳系最近的恒星是比邻星,其也有4光年的距离!
我们银河系的邻居大麦哲伦星系,足足有16.3万光年,这个概念大家应该清楚,所以只要在太空发射子弹,是不会发生物理碰撞的。那子弹能一直运动下去吗?引力是否会影响子弹的运行?这就要考虑你在太空哪里发射子弹了!
引力对子弹有啥影响?
虽说子弹不会撞击物体,但引力是一种无形的力量,宇宙空间是不平整的,到处充满了引力陷阱,因此我们要了解下逃逸速度的概念。
航天器环绕地球表面的第一宇宙速度为: v1=7.9 km/s,逃离地球引力场的第二宇宙速度为:v2=11.2 公里/秒,逃离太阳系第三宇宙速度为:v3=16.7 公里/秒;逃离银河系第四宇宙速度为:110~120km/s 。
假设我们以手枪的正常速度发射子弹(约0.3公里/秒)。如果你是在距地球表面430公里的国际空间站上,当你发射手枪时,子弹以每秒10.8公里的速度才能脱离地球轨道,进入太阳系,即使考虑到国际空间站已经在以7.7公里/秒的速度运行,子弹的速度(额外的0.3公里/秒)也远远不足以逃脱地球的引力。
最终子弹只会变成一个绕地球轨道运行的不稳定的太空垃圾,在地球大气的影响下最终会落回地球,在这个过程中很可能会燃烧,变成一颗流星。
即使你站在月球表面上发射子弹,也需要超过2.5公里/秒的速度,子弹才不会在引力的作用下落在月球表面。这个速度甚至超过了最大功率的坦克所能提供的速度(最大速度为1.7公里/秒,而高功率的步枪只能达到1.2公里/秒)。所以想说在地球附近的空间打一枪,基本不会逃离地月系统的束缚。就算逃出了地球引力场,还有太阳系的引力束缚。
假设你在太阳系外开一枪,这是让子弹飞得最远的情况,但子弹还是会被引力影响,因为你还在银河系里面。考虑到银河系大部分是空的,子弹也不会直接击中什么东西。但是子弹很轻,而且它的速度对于天体的运行速度来说非常慢,这就意味着子弹没有足够的动量飞很远的距离。
所以除非你开枪的时候在银河系和任何其他星系的引力范围之外,(这将是一个我们人类很难到达的地方),否则子弹肯定会停下来。如果子弹靠近任何比子弹前进时的能量更大的物体(能量并不大),它就会慢慢地靠近更大的物体,失去能量并减速。很难说子弹什么时候会正式“停止”,因为这类事情没有绝对的参照系,但我们可以有把握地说,最终,子弹最初射击的能量将不再决定子弹的运动。