Ein Meteorit verbrennt, wenn er auf die Erde fällt. Wie wäre es mit einem Stück Papier? Wird es verbrennen oder sicher landen?

Nach Schätzungen von Wissenschaftlern wird die Erde täglich von fast 50 Tonnen Meteoriten getroffen.

Ja, Sie haben richtig gehört, diese Daten stammen von der offiziellen Website der NASA. Wenn doch jeden Tag so viele Meteoriten einschlagen, warum spüren wir sie nicht? Denn es gibt nur sehr wenige Meteoriten, die tatsächlich die Erde erreichen können, vermutlich weniger als 50, und der Rest verbrennt durch die Reibung mit der Atmosphäre. Ja, die Erde hat eine dichte Atmosphäre. Wenn Materie von der Schwerkraft der Erde erfasst wird und auf die Erde fällt, entsteht aufgrund ihrer sehr hohen Geschwindigkeit eine starke Reibung mit der Atmosphäre, was zu Verbrennung und Erosion führt. Dies gilt für Meteoriten und auch für die Rückkehrkapsel mit den Astronauten an Bord. Daher ist die Wärmeschutzbeschichtung auf der Oberfläche der Rückkehrkapsel sehr wichtig. Ohne die Wärmeschutzbeschichtung wird die Rückführungskapsel zu einem geschlossenen Eisentopf.

Meteoriten und Raumfahrzeuge werden durch die Reibung mit der Atmosphäre erodiert, aber was ist mit einem Stück Papier? Wenn Sie ein Stück Papier aus dem Weltraum werfen, wird es sicher landen?

Vielleicht denken Sie, dass dies keiner Diskussion bedarf und Sie das Experiment einfach durchführen sollten. Tatsächlich ist es sehr schwierig, dieses Experiment durchzuführen. Können wir nicht einfach ein Stück Papier von der Raumstation werfen? Nein, denn die Raumstation ist nicht stationär. Alle Raumfahrzeuge, die die Erde umkreisen, einschließlich der Raumstation, bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit um die Erde, und ihre Geschwindigkeiten liegen mindestens über der ersten kosmischen Geschwindigkeit, die 7,9 Kilometer pro Sekunde beträgt. Wenn ein Blatt Papier aus einem Raumschiff geworfen wird, das sich mit einer Geschwindigkeit von 7,9 Kilometern pro Sekunde bewegt, beträgt die Geschwindigkeit des Papiers ebenfalls 7,9 Kilometer pro Sekunde. Ein Blatt Papier, das sich mit der ersten kosmischen Geschwindigkeit bewegt, wird sich wie andere Raumfahrzeuge um die Erde bewegen.

Daraus können wir ersehen, dass das Werfen von Papier nur ein Gedankenexperiment sein kann und wir sicherstellen müssen, dass die Anfangsgeschwindigkeit des Papiers beim Herauswerfen Null ist.

Ein Blatt Papier mit einer Anfangsgeschwindigkeit von Null fällt aufgrund der Schwerkraft der Erde auf die Erde zu und seine Fallgeschwindigkeit nimmt allmählich zu. Da es keinen Luftwiderstand gibt, fallen alle Objekte mit der gleichen Geschwindigkeit, sodass zunächst kein Unterschied zwischen der Geschwindigkeit des Papiers und der des Meteoriten besteht. Wenn wir davon ausgehen, dass die anfängliche Fallhöhe des Papiers mehr als 400 Kilometer beträgt, erreicht seine Geschwindigkeit gemäß der Formel für den freien Fall, wenn es auf eine Position etwa 100 Kilometer von der Erdoberfläche entfernt fällt, mehr als 2000 Meter pro Sekunde. Bei dieser Geschwindigkeit verbrennt das Papier aufgrund der Reibung mit der Atmosphäre sofort zu Asche. Das eigentliche Problem ist jedoch komplizierter, da sich die Atmosphäre der Erde im Laufe der Zeit von dünn zu dicht verändert.

Wir wissen, dass die Erdatmosphäre von unten nach oben in Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre und Thermosphäre unterteilt ist.

Es gibt jedoch keine offensichtlichen Grenzen zwischen den einzelnen Schichten. In ähnlicher Weise nimmt die Dichte der Erdatmosphäre von oben nach unten allmählich zu, es gibt jedoch keine offensichtlichen Grenzen zwischen den einzelnen Schichten. Wenn also ein Stück Papier aus dem Weltraum auf die Erde fällt, erhöht sich der Luftwiderstand, auf den es trifft, allmählich, sodass seine Geschwindigkeit langsam abnimmt. Wenn es die dichtere Stratosphäre erreicht, ist seine Geschwindigkeit wahrscheinlich relativ gering und es ist unwahrscheinlich, dass es durch Reibung mit der Atmosphäre erodiert wird. Kann dieses Stück Papier in diesem Fall sicher auf dem Boden landen? Das ist nicht der Fall. Es wird zwar immer noch in der Erdatmosphäre verschwinden, aber nicht in Form von Verbrennungen. Wenn Papier aus dem Weltraum in die Thermosphäre fällt, wird es zunächst dem Test hoher Temperaturen ausgesetzt.

Die Thermosphäre ist der Sonne direkt ausgesetzt, daher ist die Temperatur des thermosphärischen Materials sehr hoch. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Lufttemperatur in der Thermosphäre sehr hoch ist.

Wenn Sie 60 Grad heißes Wasser über Ihren Körper gießen, wird Ihnen sehr heiß, in einer 90 Grad heißen Sauna wird Ihnen das jedoch nicht so heiß sein. Dies liegt daran, dass die Dichte von Wasser viel höher ist als die von Luft. Ebenso ist die Luftdichte in der Wärmeschicht sehr gering, sodass die Gesamttemperatur nicht hoch ist. Aber Papier ist anders. Papier ist ein sehr dichtes Material. Unter der Sonne steigt seine Temperatur schnell auf über tausend Grad, was weit über der Temperatur liegt, bei der Papier selbst verbrennt. Es kommt jedoch nicht zu einer Selbstentzündung, da für die Verbrennung fast kein Sauerstoff benötigt wird. Das Papier wird höchstwahrscheinlich sicher in die Mesosphäre gelangen, wo die Temperaturen ebenfalls sehr hoch sind, es wird jedoch nicht spontan verbrennen, da sich 97 % der Luft in der Atmosphäre unterhalb der Stratosphäre befinden.

Der wahre Test kommt, wenn das Papier in die Stratosphäre gelangt.

Wie der Name schon sagt, strömt die Luft in der Stratosphäre horizontal und ist relativ stabil, weshalb hier auch Flugzeuge kreisen. Manchmal kann die Luftströmung in der Stratosphäre jedoch sehr schnell sein, was hauptsächlich auf jahreszeitliche Änderungen der Windrichtung zurückzuführen ist. Wenn das Papier nicht stark genug ist, kann es durch den Wind zerstört werden. Wenn dieses Stück Papier die Stratosphäre übersteht, gelangt es in die Troposphäre, wo das Wetter wechselhaft ist und es viele Wolken gibt. Wind, Regen, Donner und Blitz sind an der Tagesordnung. Unter dem Einfluss des Luftwiderstands ist die Fallgeschwindigkeit des Papiers sehr gering geworden. Es wird in der Troposphäre rollen und schweben und die Feuertaufe von Wind und Regen ertragen. Da es sich jedoch nur um ein Stück Papier handelt, das nicht viel aushält, wird es zu Asche zerfallen, bevor es die Erde erreicht. Ein Stück Papier kann niemals den Boden erreichen.

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