劉慧

如果人從萬米高空掉下，卻不帶降落傘，恐怕會(huì)被摔死?？扇绻麚Q成特別小的動(dòng)物，比如螞蟻，它還會(huì)摔死嗎？

我們試想一下，螞蟻會(huì)受重力影響，做自由落體運(yùn)動(dòng)。從掉落的那一刻起，按照每秒加速度9.8米計(jì)算，在1萬米的高空，螞蟻受到的重力加速度約為每秒9.78米。在理想情況下，螞蟻下落時(shí)的速度會(huì)隨時(shí)間的增長而不斷提高，二者呈正比例關(guān)系，螞蟻在到達(dá)地表時(shí)，速度將達(dá)到最大值。通過計(jì)算可以得知，在只有重力的作用下，螞蟻從1萬米的高空掉落到海平面位置大約需要45秒，落在地面時(shí)最終速度為每秒441米。如果螞蟻以這樣的速度撞擊地面，那絕對會(huì)一命嗚呼。

可事情往往不像表面看起來那么簡單，除了重力作用，螞蟻還會(huì)受到空氣阻力和浮力的影響。這些能降低重力給螞蟻帶來的死亡概率嗎？

眾所周知，地球表面被大氣層籠罩，大氣密度和溫度會(huì)隨著海拔的升高而不斷降低。當(dāng)?shù)厍蚝Ｆ矫娓浇臏囟葹?5攝氏度時(shí)，空氣密度大約為每立方米1.2千克。而在1萬米的高空，大氣溫度降至零下50攝氏度，空氣的密度為每立方米0.4千克，僅為海平面附近空氣密度的三分之一?？茖W(xué)研究表明，物體的下落速度越快，它所受到的空氣阻力也就越大。

此外，物體所受到的空氣阻力還與它的迎風(fēng)面大小有關(guān)。因此，當(dāng)物體的下落速度越快，物體所受到的阻力也就越大。但當(dāng)物體受到的重力和它所受到的阻力保持平衡時(shí)，物體將會(huì)保持勻速下降。比如，我們熟悉的降落傘就是通過增大迎風(fēng)面來增加空氣阻力，從而實(shí)現(xiàn)減速。螞蟻的迎風(fēng)面估計(jì)在20平方毫米，且身體不是流線型，下落時(shí)受到的阻力比雨滴受到的阻力還要大一點(diǎn)。

當(dāng)螞蟻下落達(dá)到一定速度時(shí)，它受到的阻力就會(huì)與重力保持平衡，那么螞蟻的速度就不會(huì)再繼續(xù)提高。不管是1萬米的高空還是1千米的高空，螞蟻?zhàn)罱K落到地面時(shí)的速度都是一樣的。

據(jù)估計(jì)，螞蟻掉落時(shí)的平衡速度大約為每秒10米，也就是說，螞蟻從1萬米高空落到地面大約需要15分鐘。由于螞蟻質(zhì)量小，撞擊地面時(shí)的動(dòng)能僅為0.003焦耳，這么小的撞擊能量對螞蟻根本產(chǎn)生不了任何危害。一只螞蟻的平均體重通常不足0.05克，那么它受到的重力影響就很小。按螞蟻的質(zhì)量0.05克計(jì)算，根據(jù)G=mg計(jì)算可知，一只螞蟻大約受到0.00049牛頓的重力作用。

由于體重極輕，螞蟻在下落時(shí)很快就能達(dá)到平衡點(diǎn)，速度也不會(huì)很快。據(jù)估算，在1萬米的高空，螞蟻下落不到10米后就能達(dá)到平衡。螞蟻的身體結(jié)構(gòu)比較特殊，具有外骨骼和強(qiáng)韌的肌肉，可以搬起重于自身百倍的物體，能夠承受很大的沖擊力，也就是說，螞蟻比人類更耐摔。最終，螞蟻到達(dá)地面時(shí)并不會(huì)被摔死。

看到這里，我們也許松了一口氣，但實(shí)際上，可憐的螞蟻存活下來的概率十分渺茫。因?yàn)樵?萬米的高空，溫度低至零下50攝氏度，螞蟻極有可能會(huì)被凍死。此外，平流層的風(fēng)較大，螞蟻很有可能會(huì)被風(fēng)吹入大海中淹死。受上升氣流影響，螞蟻還有可能長時(shí)間在空中飄浮，最終餓死。因此，從萬米高空掉下來的這只螞蟻雖然摔不死，但最終還是死路一條。