如果我們在太空中發射一顆子彈,子彈會停止嗎?還是會一直運動?這個問題,我們需要考慮兩個因素:
第一:子彈會不會受到其他物質的阻擋,也就是和某物發生碰撞,這肯定會導致子彈將其攜帶的動能轉到到某個物體而發生停止。
第二:如果在太空中,子彈不會和其他物體發生物理碰撞,其能一直執行下去嗎?會不會被其他天體的引力捕獲?
宇宙的尺度,子彈會撞擊某物停止嗎?
我們知道在地球上發射一槍,就算你不瞄準任何物體,也會造成誤傷,擊中其他物體。相對來說,在我們地球的尺度上,一些物體分佈的太過密集,隨便一槍子彈都有可能撞擊到某一物體。那如果在地球外呢?
我們知道月球是離地球最近的天體,在我們的印象裡,月球往往離地區很近,感覺像是挨在一起的,但事實並非如此,這時因為我們看了太多大小和距離不成比例的地月照片。
上圖就可以清楚地看到,地球和月球的情況,真的相距很遠,地球和月球之間的距離是地球直徑的40倍,平均距離為384400千米。就從地月距離上看,太陽系天體的分佈真的很稀疏。那太陽系有多大呢?
太陽系的半徑大約100000AU,1AU=1.496x10千米,是地球到太陽的平均距離。所以在太陽系中,你隨機朝一個方向發射子彈,能撞上天體的概率微乎其微。那銀河系呢?離我們太陽系最近的恆星是比鄰星,其也有4光年的距離!
我們銀河系的鄰居大麥哲倫星系,足足有16.3萬光年,這個概念大家應該清楚,所以只要在太空發射子彈,是不會發生物理碰撞的。那子彈能一直運動下去嗎?引力是否會影響子彈的執行?這就要考慮你在太空哪裡發射子彈了!
引力對子彈有啥影響?
雖說子彈不會撞擊物體,但引力是一種無形的力量,宇宙空間是不平整的,到處充滿了引力陷阱,因此我們要了解下逃逸速度的概念。
航天器環繞地球表面的第一宇宙速度為: v1=7.9 km/s,逃離地球引力場的第二宇宙速度為:v2=11.2 公里/秒,逃離太陽系第三宇宙速度為:v3=16.7 公里/秒;逃離銀河系第四宇宙速度為:110~120km/s 。
假設我們以手槍的正常速度發射子彈(約0.3公里/秒)。如果你是在距地球表面430公里的國際空間站上,當你發射手槍時,子彈以每秒10.8公里的速度才能脫離地球軌道,進入太陽系,即使考慮到國際空間站已經在以7.7公里/秒的速度執行,子彈的速度(額外的0.3公里/秒)也遠遠不足以逃脫地球的引力。
最終子彈只會變成一個繞地球軌道執行的不穩定的太空垃圾,在地球大氣的影響下最終會落回地球,在這個過程中很可能會燃燒,變成一顆流星。
即使你站在月球表面上發射子彈,也需要超過2.5公里/秒的速度,子彈才不會在引力的作用下落在月球表面。這個速度甚至超過了最大功率的坦克所能提供的速度(最大速度為1.7公里/秒,而高功率的步槍只能達到1.2公里/秒)。所以想說在地球附近的空間打一槍,基本不會逃離地月系統的束縛。就算逃出了地球引力場,還有太陽系的引力束縛。
假設你在太陽系外開一槍,這是讓子彈飛得最遠的情況,但子彈還是會被引力影響,因為你還在銀河系裡面。考慮到銀河系大部分是空的,子彈也不會直接擊中什麼東西。但是子彈很輕,而且它的速度對於天體的執行速度來說非常慢,這就意味著子彈沒有足夠的動量飛很遠的距離。
所以除非你開槍的時候在銀河系和任何其他星系的引力範圍之外,(這將是一個我們人類很難到達的地方),否則子彈肯定會停下來。如果子彈靠近任何比子彈前進時的能量更大的物體(能量並不大),它就會慢慢地靠近更大的物體,失去能量並減速。很難說子彈什麼時候會正式“停止”,因為這類事情沒有絕對的參照系,但我們可以有把握地說,最終,子彈最初射擊的能量將不再決定子彈的運動。