同樣是從高空落下，為何跳傘運動員不會被大氣燒傷，而落向地球的衛星和隕石就會因為和大氣層的劇烈摩擦發出耀眼的光年，直到燃燒殆盡。曾經我也產生過這樣的疑問，但仔細一想我們忽略了一個十分關鍵的因素，那就是它們最開始是以怎樣的狀態進入地球大氣層的。

目前世界上高度最高、下落速度最快的極限跳傘運動世界記錄保持者是由奧地利運動員費利克斯·鮑姆加特納在2012年4月14日創造的，他穿戴特殊護具乘坐熱氣球上升到了大約3.9萬米的高空，這裡大氣稀薄，氣壓低，溫度降到了零下57度左右，費利克斯縱身一躍，在空中經歷了20分鐘左右的飛行從平流層下降到了地面，其中自由落體時長5分35秒。空中下落最高速度達到了1342公里/小時或373米/秒，已經超過音速的340米/秒。

但費利克斯在如此高的高度下落並沒有燃燒，而與大氣摩擦想要達到350℃的最低速度為1020m/s左右，很明顯高空自由落體最終的速度還遠遠達不到燃燒的要求。

我們知道在地球上除了有萬有引力會對一個下落的物體施加一個向下的裡，而且在物體從初速度為零的情況下，不斷的加速也會受到空氣阻力的影響，如果一個加速的物體速度不斷的提升，那麼它所受的空氣阻力也會一直增大，當阻力和萬有引力相等的時候，那麼這個物體將不在受到外力的作用，會一直保持勻速下落，這個速度就是一個物體在大氣中的終端速度。

終端速度會因為物體表面的形狀、大小與空氣的摩擦程度有關，每個物體都不一樣。所以說一個人從高空落下他的速度並不會一直增加。

上圖可以看到費利克斯3.9萬米其實就在地球大氣的平流層中間的位置，相對與地球大氣高度來說還是很低的，因為在這之上還有30000米的中間層，在中間層之上還有近900000米的熱成層，但是地球大氣的主要質量都集中在了對流層、平流層和中間層，其中對流層包含了75%的大氣質量，平流層佔了20%，剩下的大氣質量基本都處在中間層，而中間層往上的大氣異常的彌散，兩個空氣分子之間的距離可以達到1000米，甚至更遠。所以高空跳傘會受到很大的空氣阻力，使得最終的速度有了一個很大的限制，更加重要的是，跳傘時的初速度為0，這一點相當重要。

就拿國際空間站來說，它處在地球大氣的熱成層，高度在400公里左右，圍繞地球的執行速度為7.8千米/秒，90分鐘就可以繞地球一圈，光這個初速速度已經十分驚人了，而費利克斯的最高速度才達到了373米/秒，根本就不在一個數量級上。

雖然國際空間站所處的位置空氣分子稀薄，但由於其速度和體積非常大，還是會和稀薄的空氣分子碰撞摩擦，導致空間站軌道發生衰減，如果空間站以7.8千米/秒的速度進入大氣層，這樣的速度就足以將空間站解體燃燒殆盡。

還有哈勃望遠鏡在地球568公里的軌道上執行，速度為8千米/秒，如果哈勃望遠鏡墜入地球的話，也會遭受同樣的命運。總的來說，繞地球軌道執行的衛星，都想相對於地球有一個非常高的初速度，正是由於這個初速度才導致了它們與大氣層摩擦燃燒的，而不是墜入地球過程中萬有引力加速的原因。

小行星其實道理也是一樣的，它們在太陽系中也在繞自己的引力中心執行，一開始它們就已經具有了非常客觀的速度，再加上地球也在太陽系中以30公里/秒的速度在繞太陽執行，如果這兩個速度相互疊加的話，一個小行星相對於地球的速度會更加驚人，這就是為什麼隕石會劇烈燃燒甚至是爆炸的原因。

跳傘和隕石最大的區別就是，一個在空氣中從零開始在萬有引力的作用下加速，而另外一個在進入大氣層時就已經攜帶了非常高的動能，這些動能會因為其中大氣的劇烈摩擦轉換為熱能，並導致速度降低。

為什麼人跳傘不會被大氣層燒壞，而衛星和隕石會？

我們在地球上經常會看到夜空中劃過的流星，美麗璀璨而又稍縱即逝，這些流星就是地外小行星被地球引力所捕獲，進入大氣層之後發生燃燒的壯觀景象，而那些沒有燃燒完全的小行星則會重重地砸向地表，產生猛烈的撞擊並形成隕石坑，降落到地表的小型星體殘骸我們稱之為隕石。同時，我們還會注意到，那些我們人類發射出去的人造衛星，在完成歷史使命之後也會在此力作用下慢慢降低其運動軌道，最終也會墜落，經過大氣層時也會被燒壞，那麼，為何高空跳傘人沒事，而隕石和衛星會被燒壞呢？

在地球上，我們通常認為的燃燒需要三個條件，即可燃物、氧氣和達到燃點，這3個條件缺一不可。但隕石的主要成分是石頭或者金屬，衛星的主要成分是金屬，都不是嚴格意義上的可燃物，那麼為何在經過大氣層會發出耀眼的光芒呢？其實，隕石和衛星墜落時發出的光芒，並非是透過燃燒的方式產生的。

火焰從本質上來說是一種等離子體，如果我們在一個系統中放入高溫且密度較大的等離子體，那麼從外觀上我們就可以看到火焰的形態。隕石和衛星在墜入地球大氣層時，在非常高速度的帶動下，一方面對於行經路線過程中的前端空氣進行了非常強大的壓縮，產生了強大的壓力，根據理想氣體狀態方程，絕熱壓縮氣體的溫度會升高，熱量在巨大壓力控制下的擴散速度遠不及轉化的速度；

另一方面隕石和衛星表面物質與空氣分子發生劇烈的摩擦，在這兩種作用下產生了巨大的能量，從而使前端空氣和隕石、衛星表面的溫度急劇升高，最高可以達到上萬攝氏度。在這種高溫狀態下，產生三種後果：

一是前端空氣分子被加熱到等離子態，形成火焰外觀；

二是隕石和衛星表層在高溫下發生熔化，在氣流帶動下與本體發生剝離，進一步提升了行經路線過程中的明亮程度。

三是高速的氣動加熱方式產生強烈的激波，就像無數利刃一樣直插隕石和衛星內部，對於那些結構相對鬆散、表面外觀不規則的物件來說，在激波的影響下容易發生裂解，有的隕石甚至會從內部發生爆炸。

從以上分析可以看出，隕石和衛星之所以能夠燃燒，主要取決於它們與大氣分子之間的相對運動速度非常之高，即使大氣層中沒有氧氣，也會發生這樣的現象。而隕石在進入大氣層之前在近乎真空的宇宙空間中運動，雖然也是以很高的速度在執行，但是卻沒有氣體分子的加入，產生不了等離子體以及激波，也就不會發生“燃燒”現象。因此，高速和空氣分子是隕石和衛星能夠發生燃燒的主要原因。

無論是跳傘，還是隕石、衛星墜落，決定其最終的運動速度的主導因素就是起始點的位置以及初始速度。

從隕石來看，其在進入大氣層之前的宇宙空間中運動，其本身就具有很高的運動速度，有的甚至可以達到幾十公里每秒，再加上地球圍繞太陽公轉的平均速度也有30公里每秒，當隕石在墜向地球時，有可能速度會疊加迎頭相撞，也有可能因運動軌跡的交叉側向撞擊，但無論哪種情況，在從非常遙遠之處進入大氣層之後，就會自然而然地由這種高速運動引發劇烈摩擦，然後透過上面分析的原因發生燃燒。

從衛星來看，根據距離地面的高度不同可以分為低軌衛星、中軌衛星和高軌衛星，總體上處在幾百公里至數萬公里之間。這些衛星由於在地球引力的作用下，圍繞著地球作公轉運動，其受到的引力和自轉產生的離心力相同，衛星才得以穩定地保持在運動軌道上。而衛星所處的高度位置，通常都是在大氣層的中間層以上，即熱層和散逸層中，這裡的空氣分子比較稀薄，但是一旦衛星在失控或者完成任務之後的自然墜落情況下，透過初始公轉速度（數公里每秒）以及地球引力作用，將呈現拋物線式自由落體運動，直到接觸到空氣分子相對密集的平流層和對流層才會產生非常強大的阻力。這樣測算下來，當衛星到達平流層頂時，其運動速度就能夠完全提升到可以使金屬發生融化、空氣分子產生電離的水平，也就是會發生燃燒現象。

從跳傘來看，分為低空跳傘和中、高空跳傘，其中低空跳傘一般在1000米以下，高空跳傘的高度一般在3000米以上，先前有極限挑戰運動愛好者，創造了3.9萬米高空的超高空跳傘的世界紀錄。從高度上來看，中、低空跳傘的起跳位置，都是處於對流層之內，高空跳傘有可能達到平流層中部，而這裡的空氣分子相對於熱層和散逸層來說密度高出太多，而且起跳的初始速度幾乎為零，因此在降落過程中受到的空氣阻力會非常大，而且會隨著速度的增加，阻力與速度的平方成正比，當跳傘人下落一段距離之後，阻力就會在短時間內與重力達到平衡的狀態，下落速度再也不會增加了。據測算，即使在3.9萬米的高空跳傘，其達到勻速下落時的速度也僅為360多米每秒，在這個速度之下，對下端空氣的壓縮以及與空氣分子的摩擦提升的溫度，完全達不到使空氣分子發生電離以及衣物、身體發生燃燒的條件，而且即使產生的一點熱量也會在劇烈氣流作用下快速傳匯出去，人體肯定安然無恙。

跳傘和隕石、衛星墜落的結局之所以不同，關鍵在於判斷墜落的起始位置有顯著的差異，而大氣層的頂端空氣分子非常稀薄，給了隕石和衛星長時間的加速過程，從而在墜向密度較高的平流層和對流層時，在高速的帶動下對區域空氣產生劇烈壓縮產生高溫高壓的區域性環境，強大的動能在空氣阻力作用下轉化為內能和熱能，使空氣分子發生電離，隕石和衛星表面熔融，從而發生燃燒或者爆炸的現象。而跳傘的起跳位置很低，沒有初始速度，而且氣體濃度較高，空氣阻力增加得非常快，因此獲得不了非常高的下落速度，也就產生不了可以燒壞人體的熱量。

空氣變成高溫是因為航天器速度太快，前面的空氣被壓縮升溫。就好像發動機汽缸裡面的燃料被壓爆炸一樣。

如果你的速度不快，那麼空氣又不傻，當然躲開你嘍。

航天器在軌道本來都具有很高的能量，比如常見的空間站一般在400公里的高度。從那麼高掉300公里到100公里以內，突然就懟上了大氣層。溫度當然高了。

你在大氣層內飛行，就算你飛到大氣層外面垂直往下跳。那麼你與空氣接觸的速度還是很慢。在你速度過快之前，空氣阻力就和重力平衡了，就算不帶降落傘也沒法太快，更別說跳傘了。