人类从一万米高空自由落体到大海里会怎样?
结局:必亡
一万米相当于十公里,从这种高度进行自由落体,显而易见的是人体下落速度一定会达到终端速度,而所谓终端速度就是指人体在空中所受合力为零的状态,比如空气阻力与重力相平衡时的速度。
假设一个人的质量为60公斤,迎风面积为0.5个平方米,阻力系数也取0.5,那么可以算出终端速度大约是60米每秒,也就是时速216公里,这样的速度,一直保持到入水,结局可想而知。
实际上根据人体在空中姿势的变化,迎风面积和阻力系数是个变量,但此消彼长,迎风面积小了意味着终端速度上升,就算你是脚部先入水,也无济于事;如果迎风面积大了,虽然终端速度小了,但这样也意味着你的瞬间入水面积大了,你的背部或者胸腹部先接触水面。
实际上,不要说高空一万米了,就是三四十米,一旦空中姿势调整不当,都能要人性命,相关新闻媒体也都会报道过,或者自己去网上搜一搜也行。
从另一个方面,一般枪械射出的子弹,由于动能大,如果不接触目标物,它是可以飞很远的,但如果是从水中射击呢?看下图
因为水的密度将近是空气的八百倍,水下射击,子弹在出膛受到的阻力就是空气中的八百倍,严重削弱了射程。
现在从万米高空坠落的人,就好比于子弹,在入水的那一瞬间,身体该要承受多大的阻力,骨折是不可避免的,内脏组织就更不用想了,总的来说,和高速坠落在水泥地上没有什么两样。
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人类从一万米高空自由落体到大海中会怎样?
直接死亡,没有第二个答案,并且五脏六腑全部破裂,伴有大面积粉碎性骨折,不管入水姿态是头朝下、脚朝下还是身体平铺着“拍”入水面,都是必死的局面,这跟人类从一万米高空,直接坠入水泥地、金属面几乎是一样的。
可能有人会说,曾经有人从万米高空坠落就没死,在国外是有真实案例的,而且此人还是最高处跌落生还的吉尼斯纪录保持者,那咱们先来看看,这人从万米高空坠落,为什么没死!
空姐从万米高空坠落却奇迹生还
这位从万米高空坠落奇迹生还的空姐名叫维斯娜·乌洛维奇,遭到恐袭的航班为南斯拉夫航空公司JAT367号,飞机型号为麦道DC-9,飞行计划是飞机从斯德哥尔摩飞往贝尔格莱德,中间经停哥本哈根(丹麦)和萨格勒布(克罗地亚)。
1971年,维斯娜向那斯拉夫JAT航空公司应征空姐,但空姐这一岗位对血压有要求,患有家族史低血压病的维斯娜,在体检之前喝入了大量特浓咖啡,咖啡因可以短暂提高维斯娜的血压,最后维斯娜有惊无险的通过了空姐体检,这里敲重点,因为这是她百万分之一概率存活的关键!
事发当天,维斯娜很诧异,因为机组通知她加入JAT367航班,诧异就诧异在,维斯娜之前根本没飞过这条航线,等到了哥本哈根机场,维斯娜才弄明白,原来有人跟她同名同姓,不过此时再通知另一位空姐已经来不及了,所以维斯娜就登上了这趟“死亡航班”。
下午2点01分,当飞机进入万米高空时,突然货仓发生了爆炸,一声巨响顿时传遍了整架飞机,上一秒的维斯娜还在工作,下一秒就被爆炸引起的冲击波给推到了机尾。
很快机体就出现了一个大窟窿,飞机失控坠向地面,在此过程中,不断有机组人员、乘客被吸到空中,接着就是自由落体,最后无一幸免,结局都是死亡。
而已经失去意识的维斯娜,身处还未分解的机尾处,并且意外的被卡在了餐车下面,28位机组成员,只有维斯娜1人没有被吸入空中。
就这样,维斯娜跟着机尾从万米高空不断坠落,机体残骸距离地面越来越近,越来越近,随着一阵巨响,坠落在地面的机骸及周围一片狼藉。
在一堆残骸中,维斯娜满是血污,她的双腿、骨盆、多块脊椎、多根肋骨完全被折断,多处出现粉碎性骨折,腰部以下暂时瘫痪,颅骨出现大量裂痕且伴随颅内出血,但幸运的是她居然还活着!
在医院昏迷7天后,维斯娜便苏醒了,在10个月的康复治疗后,维斯娜重回正常生活,她从万米高空坠落而不死的概率为100万分之一,同时也创造了全球最高处跌落生还的吉尼斯纪录,并一直保持至今。
为什么维斯娜能幸存?这跟人类从万米高空自由坠落到大海里完全是两码事。
首先就是家族遗传病,当维斯娜被救从昏迷中醒来后,她始终无法回忆起飞机爆炸后的事,对于正常人类来讲,从万米高空极速坠落,心脏都可能受不了,而维斯娜平常都是低血压,她的心脏抗冲击能力较强,这就好比一个充满水的气球,和一个只充一般水的气球,很显然,50%水分的气球抗冲击能力更强一些。
而且飞机在高空中必须加压,但是当机体因爆炸产生一个窟窿后,一开始,舱内气压高于舱外,气压疯狂从窟窿口外泄,即便有安全带,绝大多数舱内的人也会被吸出去,而维斯娜却刚好卡在餐车座位上。
最后,虽然飞机残骸以200英里的速度坠落,但大量树木和积雪,起到了缓冲作用,更重要的是,当残骸坠落后,当地村庄有个居民很快就赶到了现场。
此人名叫布鲁诺,他在一堆残骸中发现了奄奄一息的维斯娜,更加幸运的是,布鲁诺又是一个参加过二战的医疗兵,他立即对维斯娜展开了急救,并且帮她稳定伤势,如果没有布鲁诺的急救,维斯娜在医疗队赶来之前,很有可能已经死亡了。
所以在一系列巧合之下,维斯娜才得以无比幸运的活了下来,几率约为100万分之一,然而人类从万米高空自由落体,又是另外一码事。
人类从一万米高空自由落体到大海里会怎样?
国外有一档叫《流言终结者》的节目,他们用手枪、霰弹枪、步枪等武器,从空气射入水中,看看子弹能在水中运动多远。
一般情况下,手枪子弹在300米/秒左右,步枪子弹在700~900米/秒左右,狙击枪子弹在800~1000米/秒左右。
直接说步枪,步枪在空气中的有效射程在300~500米,但是当步枪子弹射入水中后,只运动了90厘米,而且子弹解体了!金属做的子弹射入水中会解体?
这里面就涉及到流体阻力知识,空气密度为1.29kg/m3,水的密度约为1000kg/m3,同理得知,水的阻力要远超空气阻力,子弹初始速度越快,它所受到的阻力就越大,所以步枪子弹在水下的距离,反而不如手枪子弹,特制水下武器除外。
跳水远动员从10米高跳入水中,咱们看着很轻松,但如果是普通人,稍有不慎就会骨折,而且高速跳入水中,除了高度以外,入水姿势很重要。
高速跳入水中,以脚掌作为落水点的方式入手是最安全的,因为脚跟水面的接触面积比较小,大幅度减缓了身体承受阻力的过程,毕竟阻力从腿部到头部,还有一些时间,即便如此,只要超过一定高度,腿部骨折也时有发生。
其次是头部入水,虽然头部跟水面接触面积也很小,但头部作为第一缓冲带,水的阻力会对人体头部进行冲击,稍有不慎几乎昏厥,如果高度太高,当场死亡也是可能的。
最危险的是身体平躺着入水,全身跟水面接触,阻力第一时间冲击脑部、躯干内脏等等,所以目前体育赛事中,高台跳水基本不会超过10米,极限运动高度在20~50米,根据科学人员分析,人体如果用最保险的脚掌入水,最大落水速度大概是30米/秒,也就是57米的高度,即便专业运动员,动作稍有差池,就会有危险,普通人不死也残。
所以,影视剧中有人从百米悬崖跳入水中还能活下去的情节,是不存在的。
那么人类从万米高空坠落入海呢?
假设成年人体重为75公斤,经过一系列物理计算得知,此人匀速下落的速度大概为220m/s,又因为海水是流体,人体高速撞击海水的那一瞬间,海水来不及卸力,所以会变得很硬。
同样,人体高速撞击海水时,巨大作用力因海水来不及扩散传播,这股反作用力就会施加在人体身上,就像人体撞在水泥地一样,骨骼尽碎,内脏器官损毁,结局只能是“必死”,没有第二种可能。
首先,不要被网络或电视上所谓的“高空悬崖跳水”迷惑了,也不要被跳水比赛时运动员优雅的姿态迷惑了,不要以为水是液体可以流动就认为高空跳水不会有致命伤害,更不要以为下落是用脚或手先接触水面就没事了!
以上都是错觉,都是我们在现实生活中的感知局限性造成的错觉!
假设你可以安全第从一万米高空落到海面上,结果与落在坚硬的地面上没有任何区别,会死亡,而且会死的很惨!事实上,不要说一万米高空了,即使一百米高空落到海面上与一万米高空落下来也没有太大区别!
一万米高空落到海面上的速度大约为60米每秒,如果迎风面积更小,比如你直上直下落下来,速度还可能更快,可以达到90米每秒。如此高的速度落到海面上会瞬间产生巨大的冲击力。力的作用是相互的,水当然也会给你同等大小的反作用力。
最关键的是,由于你速度很快,水面根本来不及扩散,也就是说你带给水面的巨大冲击力来不及扩散的周围的水分子,反作用力全部作用于你身上。这意味着水面其实就等同于坚实的地面,此时两者几乎没有任何区别!
即使你像跳水运动员那样近乎完美的动作入水,最终也是死路一条,没有任何生还的可能性!
一个现实中常见的现象能更好地理解这一点。我们都玩过打水漂的游戏,水漂为什么能在水面上漂很远的距离,速度很快,在与水面接触的一瞬间对水的冲击力产生一个反冲击力,这个反冲力几乎全部作用到水漂上,从而让水漂不落水!
所以,不要说一万米的高空了,一百米的高空也会死亡。事实上,现实生活中,即使是10米的高度,如果落水动作稍有不当,就很可能会受伤,而如果落水时是平躺的或者趴着落水,即使10米的高度也足以让你受伤,甚至会受伤很严重!
人类从一万米高空自由落到大海里,能活下来的概率大约是1/1000000。
一万米高空相当于地面距离十公里,那是一段遥远的路程,我们知道地球有引力,地球外面包裹着空气,当物体通过空气来到地面上时,会与空气摩擦,在地球引力的作用下,物体下降的速度越来越快,结果会是什么样呢?
一万米高空是什么模样?
一万米高空也叫平温层,是大多数飞机飞行平稳进入巡航状态的高度。在一万米的高空上,可以看到像棉花一样的云朵就在飞机下面,茫茫无边际的云海,十分壮观,云海的上方是一片蔚蓝的天。
如果没有云层,可以看到地面上的情况,当然只能看到较大的山河、平原,其他的建筑物全部分不清楚。
一万米的高空没有雾霭,没有水汽,天空蓝得很纯粹。这个平流层不会出现飞鸟,空气比较稀薄,气流稳定,阻力很少。因此,是飞机经常飞行的理想高度。
一万米高空不适合人类生存
一万米的高空气温非常低,大约是零下50摄氏度,那里的氧气的含量仅占空气的4.95%,相当于地面氧气含量的23%。如果暴露在没有增压的高空中,人体内的氮气会游离出来,血液中会形成气泡,最后造成静脉气栓,导致组织创伤。
高空减压是一种很危险的环境,由于气压低,人体血液中的氮气外溢,血液中形成的气泡,在血管中形成栓塞,阻止血液流动,人会感到肌肉和关节疼痛。
如果这种栓塞出现在大脑中枢神经,人会出现意识麻痹,甚至瘫痪死亡,这种减压病相当可怕,死亡率高达11%,残疾率高达43%,致死致残率都是很高的。
先别说人从一万米高空跳下来,人只要暴露在一万米高空中,由于氧气含量极低,大约50秒到几十分钟,人的意识就会模糊,很可能因低温、缺氧陷入昏迷而最终死亡。
不过,在历史上确实有这么一个幸运儿,她从一万米的高空自由落下来,依然还有气息。她是一位空难的唯一幸存者,是塞尔维亚的一位空姐。
在50年前,她乘坐367航班的飞机,从瑞典斯德哥尔摩飞往塞尔维亚贝尔格莱德机场,当飞机飞到捷克境内时,突然剧烈晃动,一声巨响之后,飞机在一万米高空上爆炸起火。
事故发生后,飞机以200英里的速度向地面摔下来,机上的乘客和机组人员大多在爆炸中死亡,只有维斯娜这位空姐能幸运生还。
不过她能创造奇迹,是因为当时她离爆炸中心最远,被困在一处机身里,有部分机身的保护,最后又坠落在捷克山村的一处雪堆中,掉落过程中有树枝的缓冲以及厚厚的雪堆作垫,她才得以侥幸生还。
然而,她也不是毫发无损,被村民发现时,她奄奄一息,伤势非常严重,头骨、椎骨、两条肋骨、盆骨都出现不同程度的骨折。她能从一万米的高空落下来,奇迹生还已经突破了人类身体的极限。
从一万米高空自由落下,到底有多恐怖?
有人曾经做过这样一个计算:一个一立方厘米的物体重一克,受到10000倍的重力后,从一万米的高空下落的速度大概是多少?
经过计算得出的理论上的速度是44723.6米每秒,由于空气有阻力,物体下降的速度高,会摩擦生热,因此,这个物体的速度没那么快,而且会被烧化。
不过一个人重至少50千克,如果从一万米高空落下来,理论上的速度也不低,这速度比音速还要快,降落过程中,与空气摩擦人会被燃烧。
假设人体不燃烧直接砸向地面,那么,冲击力有多大呢?
如果砸向的是刚性的地面,那么,当在地面砸出0.1米时,平均冲力为F=4.5×10的六次方n,这个力量是巨大的,不是人体血肉之躯可以承受的。
看过从高楼上跳下来的人就可以知道,33楼大约离地100米,从上面落下的那个人已经血肉模糊,当场死亡,那么,从一万米高空落下来,后果可想而知。
也许有人会问,如果落在大海上,会是什么状况?
那么,我们来看体验过从高处跳往水中的人的感受,曾经有人在水库洗澡,从岸边树上往下跳,大概是五米的高度,横趴着落入水中,身体接触水的一瞬间,感觉就像撞上了墙一样,头没有发懵,但出水一看,肚皮都红了,十分疼痛。
那不过才五米的高度,自由落到水中就是这样的感受,如果从一万米的高空掉落下来速度有多快呢?人除了会受到重力的影响,还会感受到巨大的阻力,以那么快的速度,那么大的冲击力横着落入水中,定然是瞬间粉身碎骨。
也有人拿青蛙做实验,把青蛙从十多米高的空中抛下,当青蛙落入水中时,直接就被摔死了。
从高空落入水中,比如跳水运动员从十米高的跳台往下跳水,他们必须控制好身体入水的角度,若稍有差池,会给身体带来巨大的影响。只有垂直入水,减少与水的接触面,才能减少损伤。
那么,从理论上看,如果人从一万高空没有被冻死垂直落到死海里,海水足够深,或许还能有生还的可能,不过概率实在太小了,纵然在海里能够生还,茫茫大海中,那么多的海洋凶猛动物也会给生命造成莫大的威胁。
20年前,我国的海空卫士王wei,因为与美军侦察机纠缠并发生碰撞,飞机失控,开始翻滚下坠,据说当时王wei完成的跳伞,不过由于设备程序复杂,他没能及时利用,丧失了最佳的自救机会。
他从大约三千米的高空坠落,由于跳伞设备没有打开,几乎是自由落体掉进大海中,最终的结局大家都知道了。
国家动用了近十万的军民,进行持续14天的搜救,最终,杳无音信,没能找到王伟。若是从一万米的高空上自由落下,结果定然是难以寻找踪迹。
如果飞机失事人从一万米的高空上没有任何防护措施,直接掉入水中,就无异于撞到钢板上,因为根据自由落体的定律,物体在重力的作用下,下落的速度会越来越快。
有人做过计算,当空气阻力和重力平衡时,人的坠落速度大概在每秒450米,相当于时速1944公里,假如垂直一头扎入水中,落水的速度也要达到每秒90米,时速接近2500公里。
看一下高速公路上的车祸就明白是什么效果。更何况水面有张力,当高速撞击到水面时,水分子还来不及散开,人会受到巨大反冲力,水的密度是空气密度的800倍,因此,水下阻力也是空气阻力的800倍,这种反作用力也很大。
因此,人从一万米高空坠落,定当是凶多吉少。
写在最后:
人类喜欢挑战极限,曾经有人从三万多米高的高空上跳下来,最后安然无恙,那是因为他做足了准备,带上了精良的设备,如果没有任何防护器材,肯定会粉身碎骨。
目前,在体育跳水项目中跳台的高度最高,为男子28米,女子23米,再不能高于30米了,否则就会出现生命危险。
因此,从一万米自由落体掉入大海一定是死亡。
从一万米高空跳下,无防护的话先被冻成一根冰棍,在重力加速度作用下逐渐下落速度加速到300公里/小时左右,此时随着高度降低,空气也越来越稠密,空气阻力作用越来越明显,下落速度开始变得缓慢,最终落入大海前速度会降到50米/秒。但由于水是牛顿流体,粘度与受到剪切力成正比,所以以这个速度落入水中水与地面一样坚硬,不过人跳下来时已经被冻死了。不用再摔死一次了
如果刚好落到正在航行的美国航母上,可以把航母击毁;如果刚好落到正在觅食的鲸鱼上,可以把鲸鱼击杀;如果刚好落到海中的小岛上,可以把小岛炸沉……总之,从万米高空落下,是人挡杀人,佛挡杀佛,气吞山河,势不可挡
在影视剧中,有些剧情是这样描写的,主角为了逃避坏人的追捕,直接从高空中直接跳进水里,然后安然无恙地游到了岸边,因此这就给观众们带来了一种错觉,那就是跳水已经成为了逃生的必要技能,不管从多高跳都可以。那么事实上是这样的吗?如果人类从一万米的高空自由落体到大海里会怎么样?
万米高空已经到达了平流层
首先我们来了解一下万米高空是什么概念,按大气温度随高度分布的特征,可把大气分成对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。而平流层在对流层的上方,根据资料显示,平流层位于离地表10千米—50千米的高度,极地平流层位置则是距离地面8千米,也就是说你要从万米的高空落下就等同于从平流层开始跳,这其中的危险性想必谁都清楚,不管你的着落点是地面,还是海上,最后的结局都是死亡,毫无生还的可能。不要以为水的缓冲力可以救你一命,这是不可能的,毕竟人所能承受的加速度是有极限的,超出了必然会付出生命的代价。
高空跳水真的很危险
其次我们再看看一下跳水失败的真实案例,在2018年的时候,有一位老哥从高桥上跳水,临走时,还向旁人喊道,我先走了,紧接着他纵身一跃,跳入了水中,当时水面上就溅起了巨大的浪花,可见其冲击力到底有多大,随后这位大叔并没有浮出水面,而是慢慢的沉了下去,生死未卜。这也急坏了一旁的摄影者。据了解,这位老哥跳桥的高度为15米以上,经过计算在27米左右,那么他落入水中的重力加速度为135g,这远远超出了人类所能接受的范围。
落水的重力加速度是如何算出来的?
其中的公式为落水面积X高度÷质量,算出来的结果就是落水的重力加速度了,根据这个公式我们可以得知落水的加速度正比于落水面积和高度,反比于质量,也就说落水面积越大、高度越高,你的落水加速度也就越大,如果你胖一点,自身的质量大一点,落水的加速度就越小。那位老哥在跳水的一瞬间,居然是背面先进入水面,可以理解为落水面积比较大,而且跳桥的高度又在27米,那么他落水的重力加速度怎么能小的了呢?像老哥这种跳水方式,估计连世界冠军都不敢这么玩,简直是太危险了。
人体能够承受加速度的极限值到底有多少?
对此保罗·斯塔普给出了答案,他是二战的一名军医,但是在加速度方面做出了杰出的贡献。在斯塔普没有做研究之前,科学家普遍认为人体所能承受的加速度只有18g而已,但是斯塔普的想法却独树一帜,于是他开始进行了大胆的实验,或者说是作死的实验,毕竟这其中危险性实在是太高了,一般人根本不敢于去尝试。当斯塔普承受了10G的加速度之后,感觉不疼不痒的,身体没有什么巨大的变化,这无疑是给他的实验开了一个好头,于是斯塔普又了承受35G的加速度,在火箭停下的那一刻,附近的医护人员都害怕了,觉得斯塔普肯定受到了重创,结果人家下车之后,却微微一笑,只是感到轻微的头晕而已。
随着实验的进程,斯塔普的胆子也是越来越大了,最后他居然给火箭车额外安装了多个火箭,仅仅五秒内,就达到了因素,同时他也承受了46.2G的重力加速度,虽说斯塔普活了下来,但是他的身体已经受到了重创,这种冲击造成斯塔普肋骨多处骨折,多处软组织挫伤,视网膜脱落了,失明了好几几天。好消息是后来他的视觉又恢复了。
尽管斯塔普的实验看似很疯狂,可是他却为人类测量出所能承受的加速度极限,挽救了成千上万人的生命,46.2这个数据也被永久保存了,让后人谨记。 想象一下,仅仅46.2的加速度,人体已经快承受不住了,那位老哥从高桥上跳下,直接承受了约为135g的加速度,哪里能吃的消吗?不求安全上岸,只要能保住性命就已经是奇迹了。
高空跳水也要掌握技巧
即使高空跳水那么的危险,但是国外的一些小哥还是勇于去尝试,希望以此能够刷新吉尼斯世界纪录。这似乎让很多人明白了,外国人如此的少是有原因的。高空跳水男子适用的高度为23米—27米,女子适用的高度为17米—23米,即便是在这个高度范围内,跳水也是有技巧的,否则还是比较危险的。根据公式我们可以得知,要想减小落水时的加速度,只需减小落水的面积即可,像那位老哥背部着水面是不行的,最好先双腿先落水,这样你的落水加速度就会小的多,人体从而也能够承受住了。
总得来说,题主的假设有点过于大胆了,要是从一万米的高空自由落下,掉进水里和掉进地板上真没什么两样,要知道几十米的高空跳水,人类都快承受不住了这种加速度了,更何况百米、千米、甚至上万米呢。除非是外星人来跳水,也许能够存活下来。如果你真的想从万米高空跳下来,必须提前装好降落伞,这样就可以安全着落了。
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这个问题我们首先排除空气浮力的影响,一个人从高空自由落体,会受到两个力,一个是往上的与空气摩擦阻力Fd,一个地球引力产生往下的重力Fg。人开始落体时,重力大于阻力,人加速往下运动。随着往下速度越来越快,施加人体上阻力也会越来越大,最终重力和阻力会相等,即人体上的合力为零,加速度为零。这时人体将保持一个速度往下运动,即匀速往下运动。这个速度一般被称为终端速度。
人类的终端速度一般是每小时195公里,每秒55米,这是采取俯伏向下姿势的自由落体,达到这个速度大概需要15秒。如果把四肢收拢,向游隼一样往下追捕猎物,速度可达到每小时320公里,每秒90米。
为了追求更高终端速度,一些老外也是很拼的,1960年约瑟夫·基廷格挑了一个海拔较高的地方,乘坐一个20层楼高的氦气球飞到30公里高的太空边缘,身穿太空服从一个无盖太空舱中纵身跳下,并用4分36秒坠落地面,终端速度达到了每小时988公里。2012年10月15日,菲利克斯·保加拿为了打破此纪录,在从39公里高的同温层跳下,最高时速高达每小时1357.6公里,是目前的世界纪录保持人。
以上的例子都是从地球大气边缘人类自由落体挑战,要以太空服进行防护,最后都要使用降落伞减速落地。当然也有人进行无伞的自由落体挑战,2016年7月30日,美国人卢克·艾金斯在没有佩戴降落伞的情况下,成功从7620米高空一跃而下,落入安全网。落网时的速度为每小时193公里。
回到问题,艾金斯的创举和终端速度分析说明,人类在无伞的情况下,从万米高空进行自由落体,落入地面时的终端速度不会低于每小时190公里。人体以这个速度撞击海面,跟撞击一块水泥地基本上没有什么差别,生命就此终结,是否保持完整都难说了。
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