人類自從發明了飛機,就開始在地球上空飛行。你有沒有想過,假如未來人類能夠移民外星,那能不能在其他星球上坐飛機旅行呢?
金星表面溫度高達460攝氏度,上空被不透明的硫酸云覆蓋,所以飛機必須采用耐熱、隔熱、抗腐蝕的材料。好消息是金星大氣十分濃厚,密度是地球大氣的90多倍,風速比地球上的12級臺風還猛烈,而且金星的引力比地球弱,所以飛機可能會更容易起飛。
太陽也有大氣,從里到外分為光球層、色球層和日冕層。然而,日冕層的溫度有上百萬攝氏度,即使溫度較低的色球層邊緣也有約4500攝氏度。不僅是飛機,絕大多數人造物稍靠近太陽表面都會被汽化。
水星表面的環境十分極端,白天氣溫達到430攝氏度,晚上低于零下170攝氏度。即使不考慮極端的溫度,水星犬氣十分稀薄,沒有足夠的空氣把飛機“托”起來,所以在水星上,飛機基本沒有飛行的可能。
飛機怎么飛起來?
飛機能在天空中遨游,靠的是大氣產生的升力。1726年,瑞士物理學家丹尼爾·伯努利提出了“伯努利原理”,這個原理告訴我們:空氣流速越快,壓強越小。
仔細觀察飛機的機翼,你會發現機翼上面凸一些,下面則比較平。這樣一火星引力約為地球的1/3,但是大氣極為稀薄,只有地球的1/100,溫度也受季節、晝夜和緯度的影響低至零下133攝氏度,因此想在火星上起飛是非常困難的。
來,飛機飛行時,機翼上面的空氣流速更快,壓強更小,機翼下面的空氣流速較慢,壓強較大,機翼上下的壓力差就會使飛機得到向上的升力。只要飛機的速度足夠快,升力就會大于飛機自重讓飛機飛起來。
以上飛機的飛行是在地球上發生的那么在其他星球上還會發生什么情況呢?
土星的引力比木星稍弱,大氣層要密一些,但是土星表面溫度太低(零下139攝氏度),大氣環境也非常惡劣。因此,飛機要想在木星上空飛行,必須經過極為特殊的設計。
木星質量是地球質量的318倍,引力比地球的強2.5倍,因此飛機要想在木星上空飛行,需要的升力要遠超地球上的。而且木星大氣中頻繁爆發閃電和風暴,假如一架普通飛機憑空出現在木星上空,它很可能馬上就會被擊落。
天王星和海王星這兩顆遙遠的巨星大氣密度十分濃厚,按理說飛機可以輕松起飛,但它們的表面極為寒冷(天王星大氣層頂部最低為零下224攝氏度,海王星大氣層頂端則低至零下218攝氏度),而且有強烈的風暴,飛機在這樣的環境中飛不了幾分鐘就會被凍結,然后被風暴撕成碎片。
月球
月球是地球唯一的天然衛星,也是人類唯一踏足過的外星。月球質量很小,引力只有地球的1/6,可是月球表面基本沒有大氣,飛機沒辦法在月球上飛起來。
木衛三 (蓋尼米得)
木衛三是木星的衛星,也是太陽系最大的衛星,它的引力大約只有地球的1/7,不過它的表面只是覆蓋著一層非常稀薄的含氧大氣層,因此跟在月球上一樣,飛機恐怕無法起飛。


土衛六 (泰坦星)
土衛六泰坦是土星的一顆衛星,是太陽系中第二大衛星,也是唯一擁有大量大氣層的衛星。它的引力比月球還小,空氣密度卻是地球的1.5倍,這意味著飛機在泰坦上起飛十分容易。甚至有人推測,如果給一個人裝上翅膀,邊跑邊撲騰都能飛起來。不過,泰坦的表面溫度只有零下180攝氏度,飛機要想起飛必須具備很強的耐寒性能。
系外星球
前面介紹了太陽系的主要天體的情況,那么,飛機能在太陽系外的星球,比如各大恒星和系外行星上空起飛嗎?
各大恒星因為體積大、溫度高,飛機會被瞬間汽化。系外行星則因為距離太過遙遠,缺乏翔實的數據,直到2025年2月,一個國際天文團隊才首次繪制出一顆系外行星大氣層的三維結構圖,因此很難推測飛機能否在系外行星上空起飛。
除了飛機,在外星還能乘坐什么起飛呢?
采用螺旋槳的直升機(起飛原理不是伯努利原理,而是作用力與反作用力原理)可以在火星上起飛。2021年4月19日,首架火星直升機機智號在火星表面完成飛行。
還可以采用火箭起飛,這是因為火箭起飛靠的是動量守恒定律,所以即使在真空環境中也能前進。登月的美國航天員就是依靠裝有火箭推進器的返回艙成功離開月球的。