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1000馬赫有多快?以這樣的速度,多久能飛出太陽系?
2023/07/29

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想要知道1000馬赫有多快,我們需要先來了解一下這個「馬赫」到底是什麼。大家都知道,在地球大氣層之內飛行的物體,每時每刻都會與空氣「打交道」,空氣除了能給飛行器提供升力之外,還會對飛行器形成阻力。

在這種情況下,我們就需要一種指標來精確描述飛行器、特別是高速飛行器的空氣動力學特性,而人們通常采用的指標,其實就是馬赫。簡而言之,馬赫其實并不是一種單位,而是一種比值,我們可以將其簡單地理解為:馬赫數就是指飛行器當前的飛行速度與它當前所在環境中音速的比值。

為什麼不直接使用飛行速度來作為指標呢?答案很簡單,那就是即使在飛行速度相同的情況下,飛行器在空氣中的空氣動力學特性,也會因為空氣的密度、溫度、氣壓等條件的變化而大不相同,而音速則是一種能夠在介質中傳播的機械波,它的傳播速度與介質的密度、溫度、壓強等條件存在著確定的對應關系。

由此可見,我們并不能直接將馬赫數換算成速度,所以如果一定要說1000馬赫有多快,我們就必須要加上特定的條件。一個常見的設定就是,在壓強為1個標準大氣壓、溫度為15攝氏度的條件下,空氣中的音速大約為每秒鐘340米,在此前提下換算,1000馬赫就是每秒鐘340公里。

如果某個飛行器真的能夠達到這種速度,那只需要不到兩分鐘的時間,它就能環繞地球赤道飛一圈,毫不夸張地講,以目前的情況來看,我們人類根本就無法造出速度如此之快的飛行器。

然而在廣袤的宇宙空間之中,這種速度卻可以說是慢如蝸牛,為了說明這一點,我們不妨來看看,以這樣的速度,多久能飛出太陽系。

在很多人的印象中,太陽系包括了太陽、八大行星以及它們的衛星系統,而在更遠的位置上,還有以冥王星為代表的眾多矮行星在圍繞著太陽公轉,正是因為如此,冥王星所在的區域也常常被冠以「太陽系邊緣地帶」這樣的稱號,然而太陽系真正的邊緣地帶,其實比冥王星遙遠得多。

從20世紀初開始,天文學家就陸續發現了太陽系中的一些長周期彗星具有非常狹長的橢圓形軌道,這表明了它們一直在圍繞著太陽公轉,并且它們的遠日點非常遙遠。

隨著觀測數據的持續累積,到1950年的時候,天文學家奧爾特(Jan Hendrik Oort)通過大量的計算推測出,在太陽系的外側,很可能存在著大量的冰質天體,它們彌散在太陽系的外側,構成了一片巨大的球狀星云,而那些具有狹長橢圓形軌道的長周期彗星,正是源自于此。

時至今日,奧爾特提出的推測已經得到了科學界的普遍認同,這片球狀星云也被命名為「奧爾特云」(Oort Cloud),根據科學家的估算,「奧爾特云」的內側邊緣與太陽的距離在2000至5000個天文單位之間,而外側邊緣與太陽的距離則大約為1光年。

可以看到,「奧爾特云」才是太陽系真正的邊界,只有飛出了這個范圍,才能算是真正地飛出了太陽系。

1光年就是光速在真空中前進一年的距離,大概就是9.46萬億公里,而在壓強為1個標準大氣壓、溫度為15攝氏度的空氣中,1000馬赫就是每秒鐘340公里,簡單計算一下可知,以這樣的速度,需要大約882年才能飛出太陽系,這實在是太慢了。

需要指出的是,由于聲音并不能在沒有空氣的外太空傳播,因此用馬赫來描述外太空中的速度是不合適的,我們之所以這樣描述,其實是為了更直觀地表現出1000馬赫在宇宙空間中到底慢到了什麼程度,請大家注意區分。

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