錢江晚報小時報記者陳素萍
長征5B火箭發射日及核心子產品
2021年4月29日，中國成功發射了天宮空間站天河核心子產品和長征5B運載火箭。起飛170秒後，四個助推器燃燒殆盡，以較低的速度落入太平洋，遠離火箭。核心級火箭可以保持燃燒超過400秒，并繼續幫助火箭加速，直到将其核心子產品送入近400公裡高的軌道。
火箭（左）和發射控制大廳位置（右）的結構圖
與低空俯沖助推器不同，核心級火箭和核心太空艙在高空分離時已經處于高速，使它們能夠在大氣層外減速數天，并在宇宙塵埃的微弱阻力下重新吸入大氣層。
助推器在發射時分離，分離的助推器本身不會燃燒
非營利組織"虛拟望遠鏡"的天文學家馬西于8月8日在意大利拍攝了長征火箭殘骸緩慢進入大氣層的第一張照片。可以看到碎片在發光中燃燒。
中國載人航天工程辦公室5月9日發表聲明，經過監測分析，5月9日10時24分，長征5B火箭的最終碎片已重新進入大氣層，絕大多數裝置在再入過程中被燒蝕和破壞。這裡最後剩下的主要是燃料耗盡的核心級火箭。
俄羅斯塔斯社5月10日報道，9日長征5号火箭碎片已進入大氣層并在馬爾代夫群島附近墜毀，火箭在墜機過程中大部分被燒毀，隻有少數落入海中，并未造成任何人員傷亡或損壞。
長征5B殘骸的最終落點
為什麼最終的殘骸在進入大氣層時會燃燒？可以發燒的摩擦會給我們的生活帶來什麼友善或麻煩？在本期《科學交流》中，我們邀請了浙江工業大學實體系副主任陸斌博士為學生解答疑難題。
為什麼最後的碎片在進入大氣層時會燃燒？
通過大氣層的物體在高溫下燃燒，由兩個因素引起：空氣被高速撞擊壓縮，升溫，物體之間的摩擦和空氣升溫。
前者的實體機制是，當移動物體的速度超過聲速時，空氣會為時已晚，無法避免高速移動的物體，進而使空氣對運動物體的壓力急劇增加，形成聲障。反過來，這種壓力會壓縮空氣，并通過壓縮空氣加熱。壓縮氣體加熱的原因類似于用氣瓶充氣，你去觸摸氣瓶的過程會發現很熱。
後者的實體機制是今天文章的主要特征：摩擦和熱量。
聲屏障
摩擦
碎片進入大氣層時，與地球表面摩擦的摩擦力有多大？
大氣在地球表面的分布
火箭碎片從400公裡高處，經過幾天的環遊飛行，降落在200公裡以下，進入空氣密度的中間層、平流層和溶層層，摩擦主要發生在這些層中。
鎂燒傷
基于碳纖維的燒蝕材料微陣列
為什麼這種摩擦會導緻碎屑燃燒？物體可以燃燒的溫度稱為燃燒點，不同物體的點火點是不同的。當物體被加熱到燃燒點時，可以通過與氧氣的化學反應将其燃燒。國中老師要向學生展示氧氣中鎂的燃燒情況，鎂的燃燒點在500度以上。火箭表面的燒蝕材料主要是碳纖維。與為火鑽孔木材一樣，當摩擦産生的熱量沒有及時消散時，物體的溫度上升，直到點火點最終在大氣中燃燒氧氣。
那麼，為什麼火箭在升空時沒有燃燒呢？這是因為火箭在起飛時受到的摩擦力比殘骸着陸時要小得多。
火箭升空了
逃生艙傳回地面
一般來說，空氣的摩擦力與物體的速度和空氣密度成正比。
當火箭升空時，它從表面穿過空氣密度最高的營養層，但此時速度相對較小，當空氣密度較小時，反向運動速度最大。
相反，當碎片回來時，暖層中的速度很小（這裡相對來說，速度不小，大約7.68km/s，學生可以用萬能重力和中心力公式來計算），因為它已經被地球的重力加速了，高度越低，地方的空氣密度越大越快（學生可以用均勻加速度的線性運動粗略計算， 着陸速度約為8.2公裡/秒）。
是以，墜落的摩擦力遠遠大于升空的摩擦力。
摩擦給我們帶來了什麼便利或問題？
摩擦看不見不能碰，到底有多強？讓我們從一個小小的科學實驗"筷子Timmy"開始：将筷子插入裝滿米飯的瓶子中，用力壓實米粒，将筷子的頂部擡起，然後将整瓶米擡起。這是由于筷子和米飯之間以及大米和大米之間的摩擦。
例如，步行是利用鞋子和地面之間的摩擦力。通常走路，如果鞋子和地面沒有摩擦力，我們就會很難走路。可以看出，在日常生活中，摩擦對人類來說非常重要。
一般來說，摩擦力分為滑動摩擦力、靜摩擦力和滾動摩擦力。
與滑動摩擦有關，中國有火槍手着火的傳說。火使人類可以随時吃熟食，減少疾病，促進大腦發育和制度進化。火也給人類帶來溫暖，進而擴大了人類活動的範圍。麝香火的射擊方式是通過鑽木頭來生火。它們通過鑽孔木材來加熱木材之間的滑動摩擦力，進而達到點火點，進而使木材燃燒以獲得火。
靜态摩擦更常見。行走時鞋子與地面之間的摩擦，擰緊蓋子時手和蓋子的側面，傳送帶移動物體時物體與皮帶之間的摩擦。聰明的學生會發現，靜态摩擦是兩個相對靜止的物體之間的摩擦。當你走路和滑倒時，它變成了滑動摩擦。
最後是滾動摩擦，本質是靜态摩擦。滾動摩擦的存在允許圓形物體在地面上滾動。由于滾動摩擦比滑動摩擦小得多，是以滾動處理比拖動節省的勞動力要少得多。
當然，除了友善之外，摩擦還會引起一些麻煩。如能量損失。高鐵在移動時會受到很大的空氣摩擦，這迫使列車使用大量的驅動力來抵抗這種阻力，進而保持列車的速度，進而導緻額外的能量損失。
興趣小組
摩擦的秘密
了解摩擦的不同分類，摩擦大小和方向，以及相關的是什麼？
以靜态摩擦為例，人向右需要向左腳走，是以鞋子與地面接觸點，鞋子的運動趨勢是向左，是以鞋子向右受到靜摩擦。這裡敲擊黑闆，畫一個點：摩擦的方向必須仔細觀察接觸點處兩個物體的相對運動，無論摩擦的類型是什麼，物體的摩擦方向與接觸點的運動方向或運動趨勢是相反的。
至于摩擦的大小，根據實驗經驗，兩個物體接觸面的摩擦系數與兩個物體之間的壓力成正比。學生想，當你不能打開蓋子時，你會怎麼做？蓋子的邊緣會被更用力地壓嗎？這是通過增加壓力來增加摩擦力，進而擰開蓋子。但是，如果您的手受傷或無法擰開，該怎麼辦？通常用幹布包裹蓋子，并通過增加摩擦系數擰開蓋子。如果學生還不能，那麼你可以去找堅強的父親幫忙。
有的學生好奇地問："在真空環境中，有摩擦嗎？"在宏觀層面上，兩個互相接觸的物體有摩擦力，真空環境中的物體不與其他物質接觸，是以沒有摩擦力。
長征5B核心級火箭發射的碎片最終會傳回地面，因為在400公裡的高度上軌道上仍有少量分子，是以核心級火箭在微弱的摩擦力下會逐漸減速，當速度無法維持其在軌道上的運動時，就會被地球的引力吸引到大氣層中并墜落。
測試你
（1）下圖中這些還在闆鞋上，受到什麼類型的摩擦，其摩擦方向朝向哪裡？
（2）自行車由後輪驅動，即後輪為主動輪，前輪為被動輪。一名學生騎車去上學，下面顯示的自行車車輪順時針向右滾動，判斷後輪和前輪的滾動摩擦方向。
答：
（1）靜摩擦。鞋子有沿着木闆移動的傾向，是以摩擦力是将木闆向上移動到右邊。
（2）後輪主動順時針旋轉，地面上的接觸點呈後移趨勢，是以後輪的滾輪摩擦力向前。前輪被動順時針旋轉，沒有摩擦力，前輪在地面接觸點傾斜向前滑動，是以前輪受到向後滾動摩擦。是以後輪的摩擦力是自行車的驅動力，前輪的摩擦力是前輪的阻力。
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資料來源：原文如此。