第三章质能分离机制宇宙模型三

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    三节:大自然中物质各逃逸速度

    在“质能分离机制”宇宙模型中,主要是以能量的逃逸来主导着宇宙的演变情形。

    我们对能量的认识已有了初步的了解,它是以直线作运动轨迹的。而在它的运行直线方向上,势必会让我们观察到物体的运动其形。

    能量是以作直线而运动的,也我们观察到的所有物体运行都不是作直线运动而是成曲线运行的,似乎能量的直线运动与物体的曲线运行是八杆子搭不着边的。

    我们这样去理解是否是遵循了自然界中物体运动的法规呢?

    我们可以从很多影片里看到这样的片段:当我们看到警察在围追劫匪的时候,由于穷凶极恶的匪徒拒捕,警察会朝天鸣枪警告......

    从枪膛里发射出去的子弹,它的运行速度已超出了人所不及的速度。当歹徒听到枪声,会马上产生一种恐惧的心理,随即乖乖地站着不动了,等着束手就擒。

    各种枪都有各自的有效杀伤距离。由于子弹从枪口射出去,其飞行方向不是直线运动而是成抛物线的。

    根据视觉对目标的远近估计,在枪的有效杀伤距离内,调节瞄准器进行修正,随瞄准目标以后便扳机射击。

    弹头是由发射药的爆发力向前推动的,射出枪口以后先保持一定匀速运动,也就是一段直线运行。

    这样的结论,我们并没有通过观测仪器对从枪膛飞出去的子弹作过观测后的结论,也是从我们所掌握的“质能分离机制”模型下,施加在某一物体上的能量是“会作一定距离的直线运动”,如此因而得出来的推理结果。

    理论的预测是否与实际操作相符合呢?

    关于这个问题的结论究竟如何?我们就将此交给那些有心人好了。

    弹头通过一段直线运动以后,会随着速度的渐渐下降,子弹飞行的速度减慢而受地球的引力影响,弹道的轨迹随着子弹穿梭的速度减慢而逐渐成弧形下降,当垂直下掉时会呈加速落回到了大地。

    以子弹这么快的速度,那为什么又会返回地面掉下来呢?是因为它的逃跑速度还没有达到能挣脱地球引力的速度。

    A:各宇宙速度是多少:

    为了要使物体达到能飞出地球的速度。于是科学家们通过牛顿的万有引力定律,并计算出了第一宇宙速度:

    由于地球表面拥有一层周密的大气层覆盖:受地形地势和地表建筑物的影响以及活跃大气的干扰,因此飞行的航天器不可能在贴着地表面而作高速圆周运行。

    经过计算与实际相结合,推出了一个可行计划,航天器必须处在离地面大气中的150千米的飞行高度上,才能安全地绕地球作圆周运动。在此高度下的环绕速度为每秒7.9千米,也可称之为第一宇宙速度。

    作为具有第一宇宙速度飞行的航天器,还只能在离地表一定高度上围绕地球作环绕快速圆周运动,但还没有完全会摆脱地球的引力对它的束缚。于是科学家又设想出了第二宇宙速度。

    第二宇宙速度又被称之为脱离速度。其意指是物体完全达到挣脱地球的引力约束。而实际上,运载火箭的运行状况是先离开大气层以后,再作加速完成脱离的。处在此高度下的航天器的脱离速度还较小,只要约为11.9千米/秒。

    地球是受太阳引力控制下的一颗中等质量的行星。从我们人类居住的这颗星球上飞出去的物体要摆脱太阳的引力束缚,对运载火箭的飞行速度又要求高了一些。

    在地球运行轨道上的航天器,要脱离太阳引力所需的初始速度原本为42、1千米/秒。可是地球在绕太阳公转时,会使地表以上的所有物体已具备了每秒20、8千米的初始速度,故此沿地球公转方向发射出去的航天器,只需要地球引力以额外加上12、5千米/秒的速度。

    脱离在太阳引力作用下所需的初始速度为16.千米/秒。也就是第三宇宙速度,同时也称之为逃逸速度。

    科学家们并不满足于我们人类只能飞出地球,而局限于在太阳系之中进行人类飞天之梦,于是设想将航天器飞出太阳系以外而进行星际旅行。其实人类将来的科学技术水平,能达到在银河系里进行任意飞行,已经是一个相当很不错的水准了!

    这第四宇宙速度,是指从地球发射出去的物体摆脱银河系引力的束缚。飞出银河系的宇宙飞船,所需的最小初始速度......但由于科学家们尚未完全了解银河系的准确大小与质量,由此只能是粗略的来计算,其数值在110——120千米/秒之间。

    B:各气体分子的逃逸速度是多少:

    氢气里含量最多的氢原子是由一个质子和一个电子耦合而成。它是各种原子中最小的一个,由此它的质量而又轻又小,所以跑起来速度特别的快,它是原子里的跑步冠军。

    氢元素的化学反应非常的活跃,可以与多数元素发生化合反应,以致在地表上很难找到单独存在的氢。

    在一颗星球上,一个运动的物体,如果它的运行速度达到了一定数值,那么它就有可以摆脱这颗星球的引力约束,而逃到太空星际中去......这个速度就叫做逃逸速度。

    以氢原子爬上高空大气层,它的逃逸速度可以接近或超出这个数值,由此地球大气里的氢原子都跑到星际空间里去了。

    关于气体原子结构的下一个质量又小又轻的,当然要算的是排列在《元素周期表》里第二位的氦元素。

    由于氦气在大气层中含量也十分的少,又叫稀有气体。它同样拥有一定的逃逸速度,但比氢原子的逃跑速度稍低一点。

    由于它的原子核外电子数,是一个稳定结构,化学反应没有像氢元素那么活跃。就是因为氦元素的化学反应非常懒惰,所以很难与其它元素发生反应,故此称为惰性气体。

    就是由于氦原子的质量十分轻小,即使处在大气的最下层,它会很迅速的爬到大气的最上层,挣脱地球引力的约束而跑到太空中去。

    在离地球220千米的高度,一个氦气分子的平均运行速度可以达到每秒几千米之上。氦气分子到了大气的最上层,将有接近或超出11、9千米/秒的物体脱离地球引力束缚的逃逸速度。

    在众多的气体分子中,氧气分子是气体分子中质量要重的一个:氧元素由八个质子和八个中子耦合而成的原子核,核外有八个电子。

    氧气通常条件下是呈无色、无味和无臭的气体,密度为1、429克/升,在摄氏-182、962度时液化成蓝色液体,在摄氏-218.4度时凝固成雪状淡蓝色固体。

    在常温情况下,虽然氧分子的运动速度为0、5千米/秒,可一旦上升到离地面200千米以上的高度,气体分子的平均运动速度,就能轻易接近氢气或氦气的逃跑速度而达到7000米/秒以上的速度。

    C:粒子的各逃逸速度是多少:

    在自然的条件下,所有粒子却都具有它的随意逃逸速度。

    a粒子是带正电的高能粒子,也就是氦原子核流,它们通常由一些重原子【例如钍、铀或一些人造核元素衰变时产生的】。a粒子在介子中运行,迅速失去能量,不能穿透到太远的距离。相对质量为4,速度为光速的十分之一。

    那么光的传播速度是为多少呢?由于光子没有静止质量,所以光在真空中的穿行速度是恒定的。严格的来说等于299,792千米/秒,有时为了计算简单,记约为30万公里每秒。

    a粒子是为光速的十分之一的氦核流,若化成实际速度,以30万千米/秒,乘上1/10,等于3万千米/秒。于是a粒子的逃跑速度可达到30000公里/秒。

    以这个速度,远远大于航天器挣脱地球引力束缚所需达到的11、9千米/秒的逃逸速度。摆脱银河系的引力约束,也只不过是110千米/秒至120千米/秒的速度之间。

    a粒子以它如此30000千米/秒的快速逃逸速度,飞出太阳系挣脱太阳的引力束缚是轻而易举的事;就算摆脱银河系的引力约束而飞出银河系也是不在跨下之事。

    B粒子的逃逸速度:原子核自发地射出B粒子或俘获一个轨道电子而发生的转变。放出电子的衰变过程称为B-衰变;放出正电子的衰变过程称之为B+衰变。

    B衰变不仅在重核范围内发生,在全部【元素周期表】范围内都存在B放射性核素。

    它是高速的电子。由于带负电荷,会受到电磁场的影响。它的体积比a粒子细得多,但它的穿透能力则比a粒子要强。

    当放射性物质发生B衰变时,所释放的高能量电子,其速度可达到光速的90%,为每秒的传播速度可达269,815千米,其质量微小,仅为a粒子的8000分之一。

    很多放射性物质都存在衰变时放出B粒子,其粒子的飞行速度已接近了光速,它比a粒子的逃逸速度又大了几倍。

    x粒子与y粒子,都是光子,即电磁波中的一种辐射,静止质量为零,速度为光速。