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撰文/钱磊（中国科学院国家天文台）郭亮（中国科学院力学研究所）
本文来自《知识就是力量》杂志

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大家一定都玩过打水漂吧？能够打个漂亮的多次水漂是一件非常令人兴奋的事 。 但是你知道吗 ， 除了石头 ， 导弹、载人航天器返回舱甚至是外太空的星星也会打水漂呢！今天就让我们一探究竟 。

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打水漂是一个非常严肃的科学问题
为什么沉下去的石头 ， 会再次跳上来？这其实是一个比较复杂的力学问题 。 按照流体力学中的伯努利定律 ， 流体的速度愈大 ， 压强愈小 。 所以 ， 贴着石头的那层水速度很快 ， 压强较低 ， 但是更下层的水几乎是静止的 ， 所以压强较大 。 这个压力差就会推动这层水向上运动 ， 带动石头跳起来 。 但在石头的速度为3.5米/秒 ， 入水角度大于55度时 ， 就无法打水漂了 ， 而当入水角度在20度左右 ， 将获得最佳弹跳效果 。

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打水漂的力学模型过程

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石块打水漂的力学模型分析
二战期间 ， 英国著名发明家巴恩斯·沃利斯利用打水漂的原理 ， 经过精确计算 ， 研究出了飞机的速度、高度 ， 参考炸弹的重量等参数 ， 制成的跳弹可以像石头一样在水面上跳跃 ， 最终突破了德军的水下鱼雷防御网 ， 成功炸毁了目标 。

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被炸毁的德国鲁尔水坝（左）以及仿制的沃利斯跳弹模型（右）
小行星也喜欢在太空中打水漂
在一定条件下 ， 地球的大气层也可以作为“水面” ， 让飞行器和一些小天体实现“太空水漂” 。 中国的探月工程返回舱 ， 就是通过打水漂的方式实现降速进入大气层的 。
太空里充满了石块和冰块 ， 有些是早期太阳系形成时剩下来的小行星、彗星 ， 有些是小行星撞击行星 ， 溅射产生的石块 。 这些石块时不时会向地球飞来 ， 很多时候擦肩而过 ， 而有时候也会落入地球大气 ， 形成流星；没有完全烧毁的石块则会落到地面成为陨石 。 除了这两种情况 ， 这些太空石块也有可能进入地球大气上层 ， 又被弹回太空 ， 就像在地球大气中打了个“水漂” 。

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行星掠过地球 ， 打了个星际水漂
小行星通常都在旋转 ， 角速度通常沿转动惯量最大的轴 。 哑铃形和雪茄形的小行星旋转起来就像竹蜻蜓 。 和打水漂的石块一样 ， 如果角度合适 ， 小行星就可以被地球大气弹走 ， 完成一次“太空水漂” 。
人类就曾经观测到小行星的“太空水漂” 。 1972年曾有一颗小行星在大气层界面上完美地打了一个“水漂” ， 而没掉落下来 。 未来 ， 随着观测能力的提升 ， 我们可能会看到越来越多这种“太空水漂”事件 。 这将为我们了解地球大气的上层和小行星的相互作用提供更多信息 。
【撰文 / 钱磊（中国科学院国家天文台） 郭亮（中国科学院力学研究所）本文来自《知识就是力...|藏文科普 | 星星是如何打水漂的