大氣物理·地球 | 一滴水能造成多大破壞？
徐來(lái)
2017-10-24
世界好大，奇妙的事情每天都有，我們一起去發(fā)現(xiàn)吧！
大氣物理·地球 | 一滴水能造成多大破壞？
| 暖爸型轉(zhuǎn)述師 | ：金北平
徐來(lái)
你聽(tīng)說(shuō)過(guò)“水滴石穿”這個(gè)成語(yǔ)嗎？這個(gè)成語(yǔ)是說(shuō)，水雖然是液體，乍一看沒(méi)什么力量，但如果一直持續(xù)地往石頭上滴，總有一天，會(huì)把石頭打穿。后來(lái)，有人用這樣的成語(yǔ)，形容只要你能堅(jiān)持，就有可能會(huì)成功。
不過(guò)，這是水不停地往下滴，滴很長(zhǎng)很長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)發(fā)生的事情。那么，如果只有一滴水，滴下來(lái)會(huì)發(fā)生什么呢？千萬(wàn)別覺(jué)得這一滴水沒(méi)什么力量，在某些情況下，它造成的破壞有可能會(huì)嚇壞每一個(gè)人。今天，我們就在科學(xué)的基礎(chǔ)上展開(kāi)想象，看看一滴水到底能造成多大的破壞。
雨滴有多大的沖擊力？
一滴水在空氣里自由下落，掉下來(lái)，這個(gè)情況，其實(shí)我們倒是常常碰見(jiàn)——那就是下雨嘛。水蒸氣凝結(jié)成小水珠，并且聚集成云。小水珠積累到一定程度的時(shí)候，落下來(lái)，就成了雨。雨滴雖然很小，但是，從那么高的天上掉下來(lái)，力道也很大的，打在頭上臉上，相當(dāng)疼。那么，如果讓雨滴從更高的地方落下來(lái)，會(huì)不會(huì)更疼——有沒(méi)有可能，落一滴水下來(lái)就砸傷人呢？
你有沒(méi)有想過(guò)這個(gè)問(wèn)題，有沒(méi)有為此而擔(dān)心呢？如果有的話，那我可得說(shuō)一句：別擔(dān)心，這樣的事情一定不會(huì)發(fā)生。因?yàn)?，雖然雨滴會(huì)受到地球引力的影響，往下掉落，而且越掉越快，但同時(shí)它也受到空氣阻力的影響。 離地面越近，空氣阻力越大，大到一定程度就會(huì)跟地球引力的影響抵銷掉。這個(gè)時(shí)候，雨滴的速度不再變化了——這個(gè)速度，被叫做“終末速度” 。雨滴的終末速度大概跟咱們一般騎自行車騎得快時(shí)候的速度差不多——也就是讓你覺(jué)得臉上略有點(diǎn)疼而已。
你看，影響一滴水掉下來(lái)的速度的，就是空氣阻力了，那假如我們把地球上的空氣都抽掉，不讓它有阻力呢？這種情況，科學(xué)家也計(jì)算過(guò)， 水滴能達(dá)到的最快速度，每秒鐘可以達(dá)到11公里 。你一定要記住這個(gè)速度。如果我們把地球上任何一個(gè)東西以這個(gè)速度扔向空中，那么，它不會(huì)向其他東西一樣，掉落回來(lái)，而可以直接飛出地球去。所以， 這個(gè)速度也被稱為“逃逸速度” ，意思是，從這個(gè)星球逃出去所需要達(dá)到的速度。
這個(gè)速度的水滴打到人身上，那一定會(huì)受傷的。
巨大的水滴有多大威力？
假如這一滴水比較大呢？你看，我們之前可沒(méi)有說(shuō)這滴水有多大。一般來(lái)說(shuō)，雨滴的直徑在5毫米左右，差不多比你食指的指甲蓋窄一點(diǎn)兒，重量是很小很小的。但如果我們有很多很多水，比如有一個(gè)游泳池那么多，一股腦倒下來(lái)，那力量就要強(qiáng)很多了。
有人計(jì)算過(guò)，如果我們把夏天一場(chǎng)大雨的所有水都聚集在一起，那么會(huì)重達(dá)6億噸——怎么樣，這個(gè)重量你是不是沒(méi)有概念？咱們換一個(gè)說(shuō)法，地球上所有人的體重，加在一起，差不多就是這個(gè)重量了。
這樣大的一坨水，要是從云彩的高度落下來(lái)，落到地面上的時(shí)候，速度會(huì)高達(dá)每一秒鐘200米。一大滴水以這個(gè)速度造成的摩擦和壓力，會(huì)讓墜落地點(diǎn)周圍的溫度變得非常非常熱——熱到能讓這里的植物全都燃燒起來(lái)。當(dāng)然，你也不用太擔(dān)心會(huì)引起火災(zāi)，因?yàn)樗鼈兊纳厦媸且淮蟮嗡饎側(cè)紵饋?lái)，水就降下來(lái)了，會(huì)立即把所有的火都撲滅。
當(dāng)然，這一大滴水落到地上之后，會(huì)向四面八方彈開(kāi)，產(chǎn)生巨大的沖擊波，方圓幾公里之內(nèi)，沒(méi)有任何東西可以躲開(kāi)，二三十公里之內(nèi)的建筑也很可能全都會(huì)倒塌。
注意，一開(kāi)始我們說(shuō)的是一滴水，但是并沒(méi)有說(shuō)是一滴什么水。 水有三種形態(tài)，常溫常壓下是液體，溫度升高會(huì)變成氣體，溫度降到0度以下就會(huì)變成固體 。固體的水就是冰。如果那一大滴是冰呢，會(huì)出現(xiàn)什么情況？
實(shí)際上，這種情況地球上很可能發(fā)生過(guò)。因?yàn)槲覀兯诘奶?yáng)系里，其實(shí)存在著很多這樣的大冰坨子，它們被天文學(xué)家稱為彗星。很多人相信，地球曾經(jīng)經(jīng)歷過(guò)彗星的撞擊。 彗星和小行星不一樣，彗星大部分是冰做的，小行星是石頭做的 ，冰撞上來(lái)也很厲害。6500萬(wàn)年前的一次小行星撞擊，讓恐龍滅絕了，現(xiàn)在如果來(lái)一個(gè)彗星撞擊，也能造成很大的災(zāi)難。
從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，咱們還是別用冰了，一滴巨大的水已經(jīng)很可怕了，如果是巨大的冰，可能是毀滅性的。
水滴在太陽(yáng)上有多可怕？
等等，我這么說(shuō)，你會(huì)不會(huì)誤以為，只要不是冰，而是一滴水，就不會(huì)造成太大的麻煩？
如果你這樣想，就錯(cuò)了。確實(shí)，如果是一滴水，哪怕是一滴巨大的水，掉在地球上，最多也就是一場(chǎng)規(guī)模巨大的爆炸。似乎還算不上是什么毀滅性的打擊。如果一滴水掉落的地點(diǎn)不是地球，而是別的其他天體呢？情況恐怕就要糟糕很多了。
比如說(shuō)吧，假如一滴水在太陽(yáng)上掉落——當(dāng)然，你也知道太陽(yáng)的溫度很高。 咱們先不考慮溫度和水分蒸發(fā)的問(wèn)題，就說(shuō)一滴水落到太陽(yáng)上。這一滴水能達(dá)到的最大速度是每秒鐘接近620公里 。這個(gè)速度比掉在地球上可快多了，所以，引起的爆炸效果也比在地球上的大得多。不過(guò)還好，太陽(yáng)上沒(méi)有住著人，也沒(méi)有花花草草、高樓大廈什么的。所以，似乎也造成不了多少直接的破壞。
麻煩之處在于，太陽(yáng)其實(shí)是一個(gè)巨大的“反應(yīng)堆”。它之所以能夠不停地發(fā)光發(fā)熱，是因?yàn)樘?yáng)上面的物質(zhì)正在進(jìn)行一種叫做“核聚變”的反應(yīng)。光和熱都是這種反應(yīng)的副產(chǎn)品。而且，太陽(yáng)含有的物質(zhì)越多，這種反應(yīng)的速度也就越快，釋放出來(lái)的光和熱也就越多。
如果我們只是滴正常大小的一滴水到太陽(yáng)上去，那影響確實(shí)也是不大?？墒牵绻覀兊紊先サ氖且淮蟮嗡?，相對(duì)于太陽(yáng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該也不算什么?？墒侨绻卧俑蟾嘁恍?，那就有可能讓太陽(yáng)上的反應(yīng)變得更劇烈了。這樣一來(lái)，就有可能給咱們的地球傳送更多的光和熱。
太陽(yáng)上無(wú)時(shí)無(wú)刻在發(fā)生核聚變。
博物學(xué)家養(yǎng)成記
給地球傳送更多的光和熱，聽(tīng)上去是為地球做貢獻(xiàn)，但你千萬(wàn)別覺(jué)得這是好事兒。過(guò)高的溫度會(huì)讓地球溫室效應(yīng)變得越來(lái)越明顯，我們的農(nóng)業(yè)很有可能就這樣被毀了，住在海邊兒的人，他們的房子、土地也會(huì)被海水給淹掉。如果倒在上面的水真的足夠多的話，多出來(lái)的光和熱，足以毀滅地球上的所有生命。
今天我們學(xué)習(xí)了3個(gè)知識(shí)點(diǎn)：
終末速度：包括雨滴在內(nèi)，所有的東西在從高空落下的時(shí)候，都會(huì)受到重力和空氣阻力的雙重影響。如果掉落的位置足夠高，那么它將因此達(dá)到一個(gè)恒定的速度，被稱為“終末速度”；
逃逸速度：如果不考慮空氣阻力的話，那么水滴掉落到地面上時(shí)所能達(dá)到的最快速度是一定的，大概是每秒鐘11公里。這也是地球的逃逸速度，要想飛離地球，我們必須達(dá)到這個(gè)速度；
太陽(yáng)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)行核聚變，并為地球提供光和熱。如果向太陽(yáng)滴許多水，那么太陽(yáng)質(zhì)量增加之后，會(huì)提高核聚變的速度，釋放更多的光和熱。
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徐來(lái)
今天，是博物學(xué)陪伴你的第 196 天，恭喜你，又收集了一個(gè)新知識(shí)！下一期我們繼續(xù)研究。
