Original
2016-10-17
学堂君
科技学堂
创客动手做，本期的内容是“2016年调查体验资源包”的重力车。看完这期课程，我们来聊聊伊卡洛斯和重力的故事吧。
今天我们要讲的故事主角叫做伊卡洛斯（Ἴκαρος），他与父亲代达罗斯被关在了克里特岛的迷宫中。为了逃出，代达罗斯设计了飞行翼。然而，飞行翼是以蜡结合鸟羽制成，不能耐高热，代达罗斯告诫儿子：“飞行高度过低，蜡翼会因雾气潮湿而使飞行速度受阻；而飞行高度过高，则会因强烈阳光照射的高热而灼烧，造成蜡翼融化。”
他们父子从岛上的石塔展翅飞翔逃出，年轻的伊卡洛斯因初次飞行所带来的喜悦感受，他越飞越高，因太接近太阳而使蜡翼融化，最终导致坠海身亡。父亲代达罗斯目睹此景，悲伤的飞回家乡，并将自己身上的那对蜡翼悬挂在奥林帕斯山的阿波罗神殿(Temple of Apollo)里，从此不再想飞翔。这是希腊神话中关于伊卡洛斯的传说，但学堂君今天要讲另一个伊卡洛斯的故事：这是一个关于重力的故事，伊卡洛斯你真的知道重力吗？不，你不知道！
神话中并没有告诉我们伊卡洛斯是怎么飞的，只说了越飞越高，太接近太阳而翅膀融化，坠入大海。我们知道，如果我们的速度达到第一宇宙速度，我们就能环绕地球；如果达到第二宇宙速度，我们就能脱离地球，围绕太阳运动。我们假设伊卡洛斯就像一样向上飞行好了，他的速度越来越快越来越快，耗尽了所有的力气，最后发现他还是没有逃脱地球引力，最终落入了大海。
第一宇宙速度指的是圆周运动所需的最小速度，而不是垂直飞翔的速度。根据神话描述，伊卡洛斯估计没什么可能纯粹的向上飞。纯粹的往上飞是不能到达太阳的，那么伊卡洛斯是不是可以从地球上“往下跳”，跳进太阳呢？想象一下，如果你坐在太阳上面的苹果树下乘凉，这时候树上一个苹果掉下来砸到你头上，你突然醒悟，原来日心引力是存在的，你头上的水星金星地球只不过是一颗颗苹果，只是他们到达了第一宇宙速度，所以会绕着太阳运动。如果你用原力让它们停下来，它们就会纷纷的掉落到太阳上面。
伊卡洛斯顿悟了这个道理，虽然不能让地球停下来，但觉得让自己停下来还是可以的。这时候，他飞到了地球轨道后，用尽全力向顺时针方向飞行，努力飞行了很久，发现自己仍然被地球牵引着，一直跳不出地球。
伊卡洛斯拿起笔记本进行计算，地球以30km/s的速度逆时针飞行，这意味着他要以30km/s的速度顺时针飞行才能让他与太阳的相对速度变成0。花这么大力气“跳下地球”似乎不大划算啊。伊卡洛斯放弃了这个计划。也许，伊卡洛斯可以去请教众神之王宙斯，听说他已经改名叫朱庇特，住在木星，伊卡洛斯决定去木星找找他。
这时候伊卡洛斯已经对翅膀掌握得轻车熟路了，很快飞行速度就超过了第一宇宙速度，借助地球的自转，又很快达到了第二宇宙速度，很快的到达木星。他发现来到这里却是前所未有的轻松，木星不仅有更慢的公转速度（13km/s），同时还可以借助木星的自转进行减速。伊卡洛斯发现，在这里，他几乎能够很轻易的把速度降下来，太阳对于他来说似乎已经静止不动了。在太阳的重力下，他感觉自己正在向太阳坠落，速度越来越快，战神马尔斯、大地女神盖亚、爱神维纳斯从身边快速掠过，温度越来越高，伊卡洛斯的翅膀逐渐融化……伊卡洛斯飞向太阳只是古希腊人天真的传说，但现代我们发射环绕太阳的卫星有很多就是先绕道木星再飞向太阳的。例如1990年美国发射的尤利西斯号（Ulysses）就是先向木星飞行后转变成围绕太阳的极地轨道。而很多彗星的轨道就像伊卡洛斯一样，从距离太阳极远的奥尔特云（约2光年）诞生，相对于太阳几乎静止，只需要极小的速度就可以坠向太阳，甚至撞向太阳。这是2013年艾森彗星（ISON）飞向太阳时SOHO卫星拍下的图像叠加。艾森彗星从图右下方进入太阳后，化为灰烬，只有少数的残骸逃脱（左上方的碎片）
这就是今天学堂君编的伊卡洛斯与重力的故事，你也可以通过坎巴拉太空计划（点击这里）来模拟一下，寻找飞向太阳的最佳路径。
科技学堂科技辅导员在线学习平台微信号：sciclass在希腊神话中有一个人与伊卡洛斯有相似的命运请在留言区留言，告诉你这个荒唐的故事