一升空气有足够的能量来推动飞行器进入轨道吗？
这个问题很有意思，我们不妨来仔细捋一捋。简单来说，一升空气本身是无法直接产生足够的能量来推动飞行器进入轨道的。要理解这一点，我们需要先弄明白几个关键概念：能量、推力、以及进入轨道所需的巨大能量。
首先，我们得明确一下能量的形式。在物理学里，能量有很多种表现形式，比如动能（运动的物体所具有的能量）、势能（物体由于其位置而具有的能量）、化学能（储存在化学键中的能量）、热能等等。推动飞行器进入轨道，靠的是动能和势能的巨大增长。物体进入轨道，意味着它不仅要克服地球的引力向上爬升，更重要的是，它还需要获得一个足够大的水平速度，以至于它在运动过程中会“掉”到地球的曲率上，而不是落回地面。这个水平速度，在低地球轨道大约是每秒7.8公里（或7800米/秒）。
那么，我们常说“空气”，它里面有什么能被我们利用呢？空气主要是氮气、氧气，还有少量的其他气体。这些气体本身不携带可以直接转化为巨大动能的能量。它们最常见的能量转化方式是作为燃烧的助燃剂（氧气）或者直接作为推进剂（比如喷气发动机利用空气与燃料燃烧产生的热气体）。
我们来想象一下，如果要用“一升空气”来产生推动力，我们能做什么？
燃烧？ 空气本身不能燃烧，它需要燃料。即使我们把一升空气看作是燃烧的“载体”，或者说它提供了燃烧所需的氧气，那么真正提供能量的是燃料。一升空气能够支持的燃料燃烧量是有限的，而燃烧产生的能量密度，即使是高效的燃料，也远远不足以在一瞬间将一个有质量的物体加速到轨道速度。想象一下，你在一升水中加入一点点燃料然后点燃，产生的能量能有多大？微乎其微。
压缩？ 空气可以被压缩，储存能量。就像打气的自行车气筒，压缩空气可以产生一定的压力和推力。然而，要达到进入轨道所需的能量，我们需要压缩极大量的空气，或者以极高的压力储存，这本身就需要巨大的能量输入。而且，即使我们能以某种方式储存能量到压缩空气里，当它释放时，也更像是一个气瓶喷气，推力的大小和持续时间都很有限，难以实现巨大的速度增量。况且，我们所说的一升空气，在标准大气压和温度下，质量是很小的，大约只有1.2克左右。要通过压缩这一小团空气来获得足以让飞行器进入轨道的动能，这简直是天方夜谭。
空气动力学？ 在大气层内，飞行器利用空气的升力来克服重力，或者通过喷气/火箭发动机喷射气体产生反作用力来获得推力。但这些都是利用空气作为媒介或支撑，而非直接“榨取”空气本身的能量。而且，这些过程都需要外部的能源输入（燃料燃烧、电能等）。
让我们来量化一下进入轨道所需的能量。要将一吨（1000千克）的物体送入低地球轨道，理论上需要的能量非常巨大。这包括克服引力上升的势能变化，以及赋予其巨大的水平速度所需的动能。粗略估算一下，仅仅是赋予动能，就需要大约 $E_k = frac{1}{2}mv^2$ 的能量，其中 $m = 1000$ 千克， $v = 7800$ 米/秒。算下来是 $E_k = 0.5 imes 1000 imes (7800)^2 approx 3.04 imes 10^{10}$ 焦耳。这是一个天文数字！
相比之下，一升空气的能量储存能力可以忽略不计。即使我们用非常理想化的化学反应来“燃烧”这一升空气中的氧气（假设有足够的燃料），或者将其极度压缩，也无法与这个能量需求相提并论。
所以，结论是明确的：一升空气本身，或者直接从它“提取”的能量，是远远不足以推动飞行器进入轨道的。 科学界一直在探索更高效的推进方式，但目前主流的火箭技术，仍然依赖于燃烧高能燃料来产生强大的推力，并将燃烧产物高速喷射出去，以此来克服地球引力和获得轨道速度。空气在这个过程中更多的是作为氧气来源或被动流过的介质，而非能量的直接提供者。
首先，我们得明确一下能量的形式。在物理学里，能量有很多种表现形式，比如动能（运动的物体所具有的能量）、势能（物体由于其位置而具有的能量）、化学能（储存在化学键中的能量）、热能等等。推动飞行器进入轨道，靠的是动能和势能的巨大增长。物体进入轨道，意味着它不仅要克服地球的引力向上爬升，更重要的是，它还需要获得一个足够大的水平速度，以至于它在运动过程中会“掉”到地球的曲率上，而不是落回地面。这个水平速度，在低地球轨道大约是每秒7.8公里（或7800米/秒）。
那么，我们常说“空气”，它里面有什么能被我们利用呢？空气主要是氮气、氧气，还有少量的其他气体。这些气体本身不携带可以直接转化为巨大动能的能量。它们最常见的能量转化方式是作为燃烧的助燃剂（氧气）或者直接作为推进剂（比如喷气发动机利用空气与燃料燃烧产生的热气体）。
我们来想象一下，如果要用“一升空气”来产生推动力，我们能做什么？
燃烧？ 空气本身不能燃烧，它需要燃料。即使我们把一升空气看作是燃烧的“载体”，或者说它提供了燃烧所需的氧气，那么真正提供能量的是燃料。一升空气能够支持的燃料燃烧量是有限的，而燃烧产生的能量密度，即使是高效的燃料，也远远不足以在一瞬间将一个有质量的物体加速到轨道速度。想象一下，你在一升水中加入一点点燃料然后点燃，产生的能量能有多大？微乎其微。
压缩？ 空气可以被压缩，储存能量。就像打气的自行车气筒，压缩空气可以产生一定的压力和推力。然而，要达到进入轨道所需的能量，我们需要压缩极大量的空气，或者以极高的压力储存，这本身就需要巨大的能量输入。而且，即使我们能以某种方式储存能量到压缩空气里，当它释放时，也更像是一个气瓶喷气，推力的大小和持续时间都很有限，难以实现巨大的速度增量。况且，我们所说的一升空气，在标准大气压和温度下，质量是很小的，大约只有1.2克左右。要通过压缩这一小团空气来获得足以让飞行器进入轨道的动能，这简直是天方夜谭。
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让我们来量化一下进入轨道所需的能量。要将一吨（1000千克）的物体送入低地球轨道，理论上需要的能量非常巨大。这包括克服引力上升的势能变化，以及赋予其巨大的水平速度所需的动能。粗略估算一下，仅仅是赋予动能，就需要大约 $E_k = frac{1}{2}mv^2$ 的能量，其中 $m = 1000$ 千克， $v = 7800$ 米/秒。算下来是 $E_k = 0.5 imes 1000 imes (7800)^2 approx 3.04 imes 10^{10}$ 焦耳。这是一个天文数字！
相比之下，一升空气的能量储存能力可以忽略不计。即使我们用非常理想化的化学反应来“燃烧”这一升空气中的氧气（假设有足够的燃料），或者将其极度压缩，也无法与这个能量需求相提并论。
所以，结论是明确的：一升空气本身，或者直接从它“提取”的能量，是远远不足以推动飞行器进入轨道的。 科学界一直在探索更高效的推进方式，但目前主流的火箭技术，仍然依赖于燃烧高能燃料来产生强大的推力，并将燃烧产物高速喷射出去，以此来克服地球引力和获得轨道速度。空气在这个过程中更多的是作为氧气来源或被动流过的介质，而非能量的直接提供者。
网友意见
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