走夜路時,盯著頭頂?shù)脑铝量?,明明自己腳步不停往前邁,路邊的樹、墻角的路燈都在往后退,可月亮卻像個黏人的小伙伴,不管走多快都穩(wěn)穩(wěn)待在視野里。那時候還偷偷想著,是不是月亮專挑我跟著?后來才明白,這哪兒是月亮的偏愛,其實是眼睛和大腦一起玩的小把戲,跟月亮本身動不動沒半點關(guān)系。
最先要算的是月亮的距離賬,它離地球足足有38萬公里。這個距離是什么概念?要是把地球和月球像排隊一樣挨在一起,中間能塞進30多個地球。你在地上走一百米,相對于38萬公里來說,像螞蟻在操場爬了一步,月亮在你眼里的角度變化連萬分之三度都不到,眼睛根本捕捉不到這種細微差別。這時候大腦會自動把月亮當成不動的參照物,反而覺得是自己在動,月亮跟著走的錯覺就這么來了。
晚上天黑,周圍能看見的都是近處的東西。樹啊房子啊離得近,你一走,它們在視野里的樣子變得特別快,很容易察覺出后退??稍铝潦翘焐衔ㄒ涣恋妹黠@的,沒有近的東西跟它對比,就更顯得它沒動,一直跟著你。并且,月亮在視網(wǎng)膜上的像特別穩(wěn)。不管你快走還是慢走,它的大小和位置幾乎沒變過,大腦接收到這個信號,自然會覺得“它跟我是一起的,沒分開”。
咱們從小就知道月亮會圓會缺,卻很少覺得它會跑,潛意識里早把它當成了環(huán)境里不變的一部分,也就更難發(fā)現(xiàn)它其實一直在繞著地球轉(zhuǎn)。那要是坐火箭飛離地球,月亮還能一直待在原來的位置嗎?答案肯定是不能,具體怎么樣,全看火箭飛多快、走的路線怎么設(shè)計。
比如火箭飛得慢,速度沒超過每秒7.8公里,這是能繞著地球轉(zhuǎn)不掉下來的最低速度,也就是第一宇宙速度,那它頂多在天上飄一會兒,最后還是會落回地球。這時候地球自己在轉(zhuǎn),還繞著太陽跑,月亮也在繞地球轉(zhuǎn),火箭跟月亮的位置肯定會變得特別快,想讓月亮保持不動根本不可能。
真正要去月球的火箭,速度得更快,得達到每秒11.2公里的第二宇宙速度,才能徹底掙脫地球的引力,甩開了地球的手。這種時候火箭會走一條叫霍曼轉(zhuǎn)移軌道的路線,專門用來在地球和月亮之間穿梭。
剛開始的時候,火箭得找準時機,讓地球和月亮正好在一條直線上,這就是咱們常說的發(fā)射窗口,不然就會錯過月亮,這時候看月亮,會覺得它在慢慢離火箭遠去。等火箭飛到離地球大概6.6萬公里的地方,情況就變了。從這兒開始,月球的引力比地球強,成了主導火箭運動的主角,這時候火箭必須減速踩剎車,才能進入繞著月亮轉(zhuǎn)的軌道,要是不減速,就會直接從月亮旁邊飛過去,再也追不上。
要是火箭最后進入了繞月軌道,比如那種能一直對著月亮同一面的軌道,那它相對于月亮就是不動的,如果是沒進入穩(wěn)定軌道,就會像衛(wèi)星一樣繞著月亮轉(zhuǎn),位置還是會變。當火箭速度再快時,超過了每秒2.38公里的月球逃逸速度,那它就會甩開月亮的引力,跟月亮的距離會越來越遠,位置自然也沒法保持了。
其實咱們平時覺得月亮跟著自己,是眼睛的錯覺和大腦的習慣在起作用,核心就是月亮離得太遠,遠到咱們走的那點路根本沒法讓它在視野里變個樣。可到了航天領(lǐng)域,想讓火箭跟住月亮就不是靠感覺的事了,得精確計算每一秒的速度、每一段的軌道,差一點都不行。
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