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?

安守-

這個問題乍一看有些無厘頭,其實是一個很有想法的問題,可以引發很多思考,題主腦洞驚奇!

首先我們來看題主說的國際空間站。目前所有的國際空間站中有人長期工作的就是指(國際空間站International Space Station,簡稱ISS是一個由六個國際主要太空機構聯合推進的國際合作計劃。) 也就是指運行於距離地面400公里的地球軌道上的該計劃所屬的航天器。由此看來如何在地球軌道上將一發子彈擊中太陽其中要考慮的因素太多了。地球自轉、地球偏角。最重要的因素則是距離。(解決這個問題諾貝爾獎估計沒得跑了)

日地距離約1.5億千米而M82A1狙擊步槍的槍口初速為853米/秒假設真空中沒有空氣阻力沒有摩擦無能量損耗那麼這顆子彈要約360年才會擊中太陽。那它到底會不會擊中太陽呢?答案肯定是不會!

原因如下:

1. 子彈的擊發是依靠撞針撞擊子彈尾部使火藥急劇燃燒產生氣體,並且體積膨脹,高溫高壓的氣體從而推動彈丸射出,並賦予彈丸較高初速。在真空中也是可以發射的。(蘇聯宇航員就是帶槍上的太空)

2. 確實子彈會因為真空狀態保持初速因為慣性一直前進,但是由於地球自身引力,即使達到環繞速度也是很難逃出地球引力的捕獲的。

3. 地球和太陽之間也不是空無一物的,有水星和金星。在地球軌道上空有數以萬計的太空垃圾想要在它們中間找出一條路來幾乎是不可能完成的任務。

4. 假設以上的條件有如神助一般的完成的了,我們來設想一下太陽會怎樣?

當然不會怎樣,太陽表面溫度為5770K,子彈還沒靠近就沒影了~

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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,一路衝向太陽。

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↓

空間站表示:乃們是不是忘了身後還有個地球,地球引力可是很強大的哦。

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”麼?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

↓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↓

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。

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?

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喬小海

請放心,太陽不會被這顆子彈幹掉的。無論你是巴雷特還是巴電特,子彈的初速度擺在那,能晚一點掉入大氣層就是好事了。

我們現在來看看,在國際空間站上開槍會是一個什麼樣的情況呢?

①先了解一下空間站的數據,這項工程是美國領導,多國參與完成的(但是沒有讓中國參加),它的運行軌道平均在400公里的高度,總重近370噸。繞地速度是接近8公里每秒,因此它環繞地球一圈只要一個半小時就夠了。

②巴雷特狙擊步槍的子彈初速度,在900米每秒左右,算上太空空氣阻力為零,湊個整,速度是每秒一公里。現在只需要把子彈的速度和空間站的速度加起來,等於9公里每秒。在計算一下在這個高度的第二宇宙逃逸速度是10.8千米每秒。

一看就知道了,子彈是逃脫不了地球的魔掌的

③我們已經知道了,子彈不會離開地球的控制,那麼

那個在太空中開槍的宇航員,會怎麼樣呢?巴雷特的子彈質量在0.13千克,那麼算出來它的動量在130kgm/s。

因為動量守恆,宇航員就會得到一個方向相反的速度,由於開槍只能在艙外開,所以宇航員全副武裝後的質量在200千克左右,因為速度是0.65m/s。好吧,這個不算什麼。。。


賽先生科普

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?我們瞭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,它那微弱的揹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!


走向深藍

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後座力較大,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裡就無法聽見聲音,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裡就可以聽見聲音了,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?


清音柔體萌蘿莉

這需要看太陽在什麼方向。

我們知道,國際空間站是在近地軌道圍繞地球飛行的飛行器,要想保持在軌道上不掉下來,它需要有一個向前的速度,這個速度就是第一宇宙速度,大約是每秒7.9千米。

M82A1狙擊步槍的子彈出膛速度不到900米/秒,我們就算它是900米/秒吧,如果太陽的方向正在空間站行進的切線前方,這個時候我們向太陽開槍,因為空間站的軌道高度接近真空,幾乎沒有空氣阻力,所以子彈相對地面的速度是8.8千米/秒。只比第一宇宙速度高一點,但遠遠低於11.2千米/秒的第二宇宙速度,所以子彈會繞著地球以一個橢圓軌道飛行,並最終在某一個時間落回地球。

(注意!注意!!你必須是把自己綁在空間站的外邊開槍!如果你在裡邊開槍,那你就跟你的同事一塊兒嗝屁了。)

而如果太陽在空間站軌道飛行切線的後方時,我們發射子彈,子彈的飛行速度就是7千米/秒,比第一宇宙速度低,這意味著子彈會比較快地落回地球,在大氣層中變成一粒小小的流星。

除了以上兩種情況外,向任何方向的太陽開槍(當然太陽不可能出現在地面的方向),子彈都只會以橢圓軌道繞地球飛一段時間然後掉下來。因為無論如何它的飛行速度都達不到繞太陽飛行的11.2千米/秒。

我說的你明白了嗎?


看評論發現有不少朋友糾結於太空裡沒有空氣,覺得在沒有空氣的情況下子彈不能發射出去。我在這裡簡單說明一下,其實子彈的發射並不需要空氣,其發射藥的主要成份是硝化纖維素,並且在發射物中還添加了氧化劑,所以無論是在地面、水下還是在太空中,子彈都可以正常發射。下圖是美國一些子彈的發射藥配方表:

其它國家的子彈發射藥的配方中也都是以硝化纖維素為主。

事實上,即使是在地面發射子彈,在彈頭出膛前,彈頭後方的槍膛中都只有極少極少量的空氣,那一點點空氣中的氧氣是無論如何都不足以支持發射藥產生如此劇烈的化學反應的。

因此,在太空中發射子彈根本就沒有問題,由於彈頭前方沒有空氣阻擋,子彈出膛的速度是要比在地面更快一些的。


周志宏glee

我知道,我知道,子彈頭沒動,空間站和槍以及扣動扳機的人會朝槍口的反方向運動。我知道,我知道,子彈頭沒動,空間站和槍以及扣動扳機的人會朝槍口的反方向運動。我知道,我知道,子彈頭沒動,空間站和槍以及扣動扳機的人會朝槍口的反方向運動。我知道,我知道,子彈頭沒動,空間站和槍以及扣動扳機的人會朝槍口的反方向運動。我知道,我知道,子彈頭沒動,空間站和槍以及扣動扳機的人會朝槍口的反方向運動。

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亞太區噴子飼養員

儘量不胡說八道,八卦一次:

先給一個肯定結果。按題設,子彈是不會打中太陽的!!!!!

題設留下的不確定條件太多了,雖然可以天馬行空,但還不能逃出五指山。有幾點須注意。①開槍是在艙內還是艙外?內,彈頭按地面算出槍堂速度。外,無大氣壓,遠比地面出堂速大。②選擇參考系,或者說設靜態原點及座標系。③空間站的參數,重心速率,相對軌道角速度,軌道平面的夾角等。④開槍時,航天器的速率(矢量)與太陽的夾角等。⑤地與日間的其他星體相對位置等關聯因素。

所以。。。。。。

航天器相對太陽大至背離飛行時開槍,子彈可能略呈跟飛樣,繞地球飛一段後燒燬。其他情形開槍,子彈看似飛向太陽,實際怎樣你懂的!另外開槍後航天器也會動一動,怎樣動,還是你懂的。


wein鄭

第一,槍彈發射藥不需要氣體氧氣,自帶氧化劑,不然水下開槍怎麼回事,還有俄羅斯的水下步槍還要帶氧氣瓶嗎?最早的黑火藥,1硫2硝3炭的化學反應過程是S+2KNO3+3C=K2S+N2+3CO2,這裡面2硝擔當的就是氧化劑的角色,生成的一份氮氣三份二氧化碳膨脹做工,最新的槍藥配方不知道,但是肯定會自帶氧化劑的。

第二,先說基本資料,巴雷特槍口初速900米/秒,第一宇宙速度7.9公里/秒,第二宇宙速度11.2公里/秒,第三宇宙速度用不到了

就算是空間在是第一宇宙速度,加上巴雷特的900米/秒,也到不了第二宇宙速度,第二宇宙速度定義放這裡:當航天器超過第一宇宙速度V1達到一定值時,它就會脫離地球的引力場而成為圍繞太陽運行的人造行星,這個速度就叫做第二宇宙速度,亦稱脫離速度。按照力學理論可以計算出第二宇宙速度V2=11.2公里/秒。由於月球還未超出地球引力的範圍,故從地面發射探月航天器,其初始速度不小於10.848公里/秒即可。也就是連月球都打不到,更別提太陽了。

第三,假設速度足夠,直瞄太陽,也要考慮各種引力對物體軌道的影響,不知道能不能打到太陽,沒準跟彗星一樣快速接近,然後,繞一圈又回來了,這就需要軌道計算,專業人士貌似都能算出來吧,不是那個專業的,不清楚。假設速度達到光速,速度30萬公里/秒,夠快了吧,是不是涉及到相對論了,才疏學淺,不知道怎麼玩。


柯翼

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裡打不響?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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