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极高的速度往往意味着极高的能量。

自从飞机这种人造飞行器诞生以来,天空中就一直发生着飞鸟撞击事件。我们都听说过,一只鸟可以撞爆一架飞机。

这听起来是一件不可思议的事情,小小的鸟怎么可能拥有那么大的能量,飞机怎么会那么不堪一击?

其实,这完全是有可能而且真实发生过的。

小鸟本身就算飞得再快,也不至于可以撞坏一架飞机,关键在于飞机是以极高的速度运行着的。

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小鸟即使悬停在空中,但相对于高速飞行的飞机来说,它仍然是以极高的速度冲向飞机的,这一撞,就出事了。

如果一只小鸟不小心撞上了停在机场的飞机,那根本不会出现什么事故,顶多是小鸟被撞晕了。

就像,有时候会有小鸟撞到家里的窗户玻璃一样,飞机可比玻璃坚硬多了。

据计算,一只0.45公斤的与时速960公里的飞机相撞,会产生21.6万牛顿的力。如此大的力,撞坏飞机也不为过了。

从鸟撞事件可以看出,即使是很小的东西,一旦拥有很高的速度(相对于被撞者),那它所具有的能量就是超乎想象的。

类比于鸟击,我们不禁想知道,让一个铁原子以28,000公里/小时的速度撞击人的头部,那样的话将会发生什么?

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极其微小的原子

让一个铁原子撞击人的头部,听起来很像对着脑袋开枪,但铁原子绝对是一颗极其袖珍的子弹。

一个原子能有多大呢?

据测量,原子的直径一般在0.1-0.5纳米之间,也就是1×10^-10至5×10^-10米,只看数字好像并不直观,我们举些例子。

100万个原子排列起来的长度才相当于人的头发的直径,如果将一个苹果放大到跟地球一样大,那么苹果中的原子就跟原来的苹果一样大。

一个苹果与整个地球,这个看似夸张的比较,却很能说明原子的极其微小。一个苹果跟地球一样大的时候,我们人有多大呢?

尽管原子已经很小了,但它并不是最小的不可切分的粒子,实际上它由更小的原子核和电子组成。

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原子核占据了原子几乎全部的质量。组成原子核的两种粒子分别是质子和中子,质子带一个单位的正电荷,而中子不带电。

以前人们认为原子是构成物质的最小基本单位,但后来科学家又发现了夸克,夸克比原子更小。

夸克存在于何处?其实质子和中子就是由夸克组成的,夸克不能单独存在,而是互相结合在一起。

结合在一起的夸克会形成一种复合粒子,这种复合粒子就是强子,质子和中子就属于强子,而且还是强子中最稳定的。

由于夸克不是单独存在且无法分离出来,所以人类对夸克的认识都是通过观测强子才得知的。

微观世界中的一个基本粒子,即使是以28000公里的时速冲击人体,似乎依旧显得微不足道。

粒子撞击人体并不是我们的刻意设想,这种现象其实每时每刻都在发生。

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银河宇宙射线

来自外太空的带电高能粒子每天都在冲击着地球,这种粒子束我们称之为宇宙射线或银河宇宙射线,简称GCR。

宇宙射线可以大致分为原生宇宙射线和衍生(二次)宇宙射线,太阳直接发出的射线就属于原生宇宙射线,原生宇宙射线又星际物质作用会产生衍生宇宙射线。

一般情况下,进入地球大气层的宇宙射线90%是质子,9%是氦原子核,也就是α粒子,其余的1%是电子。

宇宙射线的能量可以超过10^20 eV,远超过地球上的粒子加速器可以达到的10^12至10^13 eV。

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当带有极高能量的宇宙射线冲击地球时,会被地球大气层“拦截”,也就是宇宙射线会大气层中的空气分子碰撞。

这些碰撞会产生很多的π介子和k介子,介子跟质子一样也属于强子的一种。π介子和k介子很快会衰退为极不稳定的μ子(一种粒子)。

而许多μ子是可以到达地球表面的,它们带有的能量大约是1.4Tev,也就是1400ev。显然即使这些μ子是径直打向我们的头部的,我们现在依然活得好好的。

而一个时速为28000公里的铁原子具有的能量是17ev,相比与μ子,这点能量是在是太小了。

能量约是铁原子1000倍的μ子都无法对人体造成影响,更不用说铁原子了。

所以,我们设想的这个以28000公里每小时速度撞击人体头部的铁原子根本无法对我们造成一丁点影响,顶多是你的头上会多一个铁原子,仅此而已。

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如果铁原子的速度再高一点

对于地球上的生物而言,宇宙射线被大气层阻隔,几乎对它们造成不了多大的影响。但对于太空中的宇航员来说,宇宙射线的危害是不可忽视的。

科学家估计,在太空中每秒钟大约有5000个粒子会贯穿宇航员的身体,而这些进入人体的粒子打断体内的化学键,引起一连串电离反应。

而我们所熟知的DNA正是依靠化学键连接成螺旋状结构,被打断化学键的DNA很容易发生变异。

根据美国国家航空航天局(NASA)的估计,宇航员在太阳系内的太空中每年受到的辐射足以使体内约有1/3的DNA会切断。

所以,宇航服对于宇航员是相当重要的。

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如果我们给这个铁原子更高的速度,比如说接近光速,那么它的威力就可以比拟宇宙射线。那它可能会损伤你的细胞。

可是那点小伤,马上就会被修复好。

最后

尽管28000公里的时速很能引起人的注意,但铁原子是在是太小了,它并不具备伤害人,甚至连让人感觉到的能力都没有。

如果它打到了你的视网膜上,你可能会看到闪烁。