天文科普:如果在月球上对着地球开枪,子弹会落到地球上,对地球造成伤害吗?
来源:悟空问答
发布时间:2020-05-29
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你想象中的那种情况是不可能发生的,因为子弹无法沿直线飞向地球,并且一颗小小的弹头,即便被地球引力捕获而靠近地球,也只会在大气层中被烧得灰飞烟灭。

实际上以子弹的速度来说,你瞄准地球将它发射出去,它根本不可能沿直线飞向地球。

要想在太阳系中沿直线飞行,首要前提是拥有极高的速度。

譬如你在月球上朝地球发射一束激光,它就能径直到达地球,甚至可以精确击中某一个坐标点。

人类目前精确测量地月距离的手段,也正是从位于地球的天文台朝安装在月球表面的“隅角镜”发射激光,等到光线被反射回地球后,再通过耗时和光速来计算距离。

▲阿波罗11号任务中安装的“隅角镜”。

类似上图这样的“隅角镜”在月球上共有五面,尺寸全都很小,发射的精准度可见一斑。

但是,这样的精准度是以30万㎞/秒的光速为前提的,以子弹的出膛速度来说,你即使站在月球表面朝头顶的正上方发射,它也无法沿直线飞行,朝地球的方向发射就更不必说了。

我们先不考虑太多因素,就假设子弹能摆脱月球引力,那么它也只能沿螺旋线逐渐远离月球,然后在被地球或其他行星的引力捕获时改变方向,沿着新的螺旋线坠入捕获它的行星。

这算是一个冷知识:任何物质在太阳系中都不可能沿直线运动,除非它的速度接近于光速。

实际上,物体本身是永远沿直线运动的,但只要受到引力的影响,路线就会被弯曲。

而在太阳系的范围内,即使距离所有行星都足够遥远,也永远在太阳引力的笼罩中,虽然达到宇宙第三速度就能摆脱太阳引力,但仍然只能沿螺旋线远离太阳。

▲旅行者1号和2号“逃离”太阳的轨迹。

明白这一点之后,我们再来谈谈从月球发射的子弹能不能到达地球。

首先,如果速度足够快,子弹当然是可以到达地球的,但发射方向需要经过精确的计算,而不是直端端地指着地球开枪,否则它即使能逃离月球引力,你也不知道它最终会飞到哪里去。

那么,子弹需要达到多快的速度才能摆脱月球引力呢?

这涉及到两个速度:环绕速度、逃逸速度。

这两个速度会根据引力强度的不同而不同。

✎ | 环绕速度,是指正巧能与天体的引力达到平衡的惯性速度,它会使物体既无法逃离天体,也不会坠入天体,一直围绕天体转圈。

✎ | 逃逸速度,是指能够摆脱天体引力的惯性速度,但即便如此,物体仍然会受到引力的影响,因此只能沿弯曲的路径逃离天体。

▲弹头在不同速度下的飞行轨迹。

月球的环绕速度约为1.68千米/秒;逃逸速度约为2.38千米/秒。

也就是说,如果弹头初速达到1.68千米/秒,它会永远环绕月球运动;只有弹头初速达到2.38千米/秒,才能脱离月球的引力。

那么弹头初速一般是多少呢?

常规武器的弹头初速一般只有几百米/秒,这远远低于环绕速度,所以它们必定会掉回月球表面。

但也有一些特殊弹头能突破千米的限制,譬如.50口径的M903 SLAP脱壳穿甲弹,在使用美军M2HB(勃朗宁)重机枪来发射时,它的初速能达到1220米/秒。

▲M2HB重机枪。

1220米/秒虽然没有达到环绕速度,但这是在地球上测量出来的数据,考虑到月球没有空气阻力,这个速度势必会有所增加,只不过具体增加多少,计算起来十分复杂,不过它的确有那么一线希望达到1.68千米/秒的环绕速度,然后一直环绕月球运动。

但无论如何,它的初速绝不可能提高到2.38千米/秒。

综上所述,就人类目前拥有的枪械而言,在月球上反射一颗子弹是不可能到达地球的,顶多只能达到环绕速度,从而一直围绕月球做圆周运动。

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