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有一天,我突發(fā)奇想:如果咱們全中國每一個人都爬到兩米高的梯子頂端,然后同時跳下來,能不能改變地球的運行軌道呢?請問大博士,這能行嗎?
——四川省德陽市旌陽區(qū)西街小學戴曉明
大博士:這真是個有趣的問題。這里其實有兩個問題,第一個:跳下來的撞擊力有多強?第二個: 如果撞擊足夠大時,能不能改變地球的運行軌道?
要計算人受地球引力向下落的動能是件很容易的事情。假設12億多中國人的平均體重是68千克,那么他們從兩米高的空中一起跳下來,撞擊地面的能量大約是16 億焦耳,這個能量大約相當于芮氏分級第五級的中度地震釋放的能量。這樣的地震千百萬年來時常發(fā)生,然而科學上沒有證據(jù)顯示地球的運行軌道偏離了。
其實無論多大的能量都不能改變地球的運行軌道。地球持續(xù)繞太陽高速運動,是因為地球擁有某一數(shù)量的動量,意思是說: 地球擁有某一數(shù)量的質量與速度(動量就是質量與速度的乘積)。我們的行星帶著被地球引力吸住的每一樣東西一起移動,包括跳躍的中國人與秋千上的空中飛人。我們全都是同一大袋子的質量的一部分,不論多少數(shù)量的跳上跳下都不能改變地球的總質量,也不能改變地球的速度,因為全體中國人都以與地球相同的速度被帶著穿梭在太空中,我們全都在一艘龐大、相互聯(lián)系的太空船里。就好像你坐在車里,不能用手推汽車的擋風玻璃而改變車速,更不能在車里面推車頂而舉起汽車。
我家住在18 樓,要坐電梯,可是我時常擔心電梯的纜繩會斷,電梯會自動掉下去。有時我甚至想:如果電梯開始向電梯井底下墜,我能不能在最后一瞬間向上跳,從而抵消地面對我的沖擊力?
——河南省鄭州市第一中學郭風
大博士:如果真要能抵消沖擊,那么你向上跳的速度必須和電梯自由下墜的速度相同。然而,這是不可能的。通過計算,我們知道電梯下墜到接近地面的瞬間速度大約是22 米/ 秒,可即使是最優(yōu)秀的籃球運動員邁克爾·喬丹,他向上跳的最高速度也只有2 米/ 秒。不過你的擔心是多余的,因為電梯的鋼纜根本就不會斷。即使鋼纜斷了,還有裝了彈簧的安全裝置,使電梯最多下墜1 ~3米。
“考不倒的大博士”,嘿嘿,大博士你真會吹牛。要是你能回答出這個問題,我就服了你了。——雷雨后,為什么空氣格外新鮮?
——河北省保定市第一中學陳俊
大博士: 這有兩個原因: 一是傾盆大雨,給空氣洗了個“淋浴”,把那些空氣中的“流浪漢”——灰塵,大部分洗掉了;另一個原因,是在閃電時,發(fā)生了一場化學變化——空氣中的氧氣,變成了臭氧。
臭氧也是氧,而且還是氧氣的親姐妹呢: 一個氧氣分子中,含有兩個氧原子,而一個臭氧卻含有三個氧原子。
當你走進電動機噠噠轉動著的電機房里,關上窗戶,一會兒就會聞到一股刺鼻的臭味。這就是因為大量臭氧的分子,夾雜在空氣中,到你的鼻子里旅行來啦。臭氧從哪兒來的呢?誕生臭氧的搖籃是電動機。因為在電動機里,電壓很高,電動機里的電刷老是產(chǎn)生火花,周圍的氧氣受到激發(fā),就變成了臭氧。
雷雨時的臭氧,也是這樣產(chǎn)生的。雷,實際上就是一塊帶正電的云,與一塊帶負電的云遇在一起,發(fā)生放電產(chǎn)生的。云所帶的電荷很多,電位差常常高達幾億到幾十億伏特,所以常常產(chǎn)生巨大的電火花,把氧氣激發(fā)成臭氧。
濃的臭氧是淡藍色的,很臭,具有很強的氧化能力。臭氧能夠漂白與殺菌。稀薄的臭氧一點也不臭,反而會給人以清新的感覺。雷雨后,空氣中就彌漫著少量的臭氧,因此它能凈化空氣,使空氣清新。
在松林里,有許多的松樹脂,很容易被氧化放出臭氧,因此,有的療養(yǎng)院就常常設在松林里。