钱江晚报小时报记者陈素萍
长征5B火箭发射日及核心模块
2021年4月29日，中国成功发射了天宫空间站天河核心模块和长征5B运载火箭。起飞170秒后，四个助推器燃烧殆尽，以较低的速度落入太平洋，远离火箭。核心级火箭可以保持燃烧超过400秒，并继续帮助火箭加速，直到将其核心模块送入近400公里高的轨道。
火箭（左）和发射控制大厅位置（右）的结构图
与低空俯冲助推器不同，核心级火箭和核心太空舱在高空分离时已经处于高速，使它们能够在大气层外减速数天，并在宇宙尘埃的微弱阻力下重新吸入大气层。
助推器在发射时分离，分离的助推器本身不会燃烧
非营利组织"虚拟望远镜"的天文学家马西于8月8日在意大利拍摄了长征火箭残骸缓慢进入大气层的第一张照片。可以看到碎片在发光中燃烧。
中国载人航天工程办公室5月9日发表声明，经过监测分析，5月9日10时24分，长征5B火箭的最终碎片已重新进入大气层，绝大多数装置在再入过程中被烧蚀和破坏。这里最后剩下的主要是燃料耗尽的核心级火箭。
俄罗斯塔斯社5月10日报道，9日长征5号火箭碎片已进入大气层并在马尔代夫群岛附近坠毁，火箭在坠机过程中大部分被烧毁，只有少数落入海中，并未造成任何人员伤亡或损坏。
长征5B残骸的最终落点
为什么最终的残骸在进入大气层时会燃烧？可以发烧的摩擦会给我们的生活带来什么方便或麻烦？在本期《科学交流》中，我们邀请了浙江工业大学物理系副主任陆斌博士为学生解答疑难题。
为什么最后的碎片在进入大气层时会燃烧？
通过大气层的物体在高温下燃烧，由两个因素引起：空气被高速撞击压缩，升温，物体之间的摩擦和空气升温。
前者的物理机制是，当移动物体的速度超过声速时，空气会为时已晚，无法避免高速移动的物体，从而使空气对运动物体的压力急剧增加，形成声障。反过来，这种压力会压缩空气，并通过压缩空气加热。压缩气体加热的原因类似于用气瓶充气，你去触摸气瓶的过程会发现很热。
后者的物理机制是今天文章的主要特征：摩擦和热量。
声屏障
摩擦
碎片进入大气层时，与地球表面摩擦的摩擦力有多大？
大气在地球表面的分布
火箭碎片从400公里高处，经过几天的环游飞行，降落在200公里以下，进入空气密度的中间层、平流层和溶层层，摩擦主要发生在这些层中。
镁烧伤
基于碳纤维的烧蚀材料微阵列
为什么这种摩擦会导致碎屑燃烧？物体可以燃烧的温度称为燃烧点，不同物体的点火点是不同的。当物体被加热到燃烧点时，可以通过与氧气的化学反应将其燃烧。初中老师要向学生展示氧气中镁的燃烧情况，镁的燃烧点在500度以上。火箭表面的烧蚀材料主要是碳纤维。与为火钻孔木材一样，当摩擦产生的热量没有及时消散时，物体的温度上升，直到点火点最终在大气中燃烧氧气。
那么，为什么火箭在升空时没有燃烧呢？这是因为火箭在起飞时受到的摩擦力比残骸着陆时要小得多。
火箭升空了
逃生舱返回地面
一般来说，空气的摩擦力与物体的速度和空气密度成正比。
当火箭升空时，它从表面穿过空气密度最高的营养层，但此时速度相对较小，当空气密度较小时，反向运动速度最大。
相反，当碎片回来时，暖层中的速度很小（这里相对来说，速度不小，大约7.68km/s，学生可以用万能重力和中心力公式来计算），因为它已经被地球的重力加速了，高度越低，地方的空气密度越大越快（学生可以用均匀加速度的线性运动粗略计算， 着陆速度约为8.2公里/秒）。
因此，坠落的摩擦力远远大于升空的摩擦力。
摩擦给我们带来了什么便利或问题？
摩擦看不见不能碰，到底有多强？让我们从一个小小的科学实验"筷子Timmy"开始：将筷子插入装满米饭的瓶子中，用力压实米粒，将筷子的顶部抬起，然后将整瓶米抬起。这是由于筷子和米饭之间以及大米和大米之间的摩擦。
例如，步行是利用鞋子和地面之间的摩擦力。通常走路，如果鞋子和地面没有摩擦力，我们就会很难走路。可以看出，在日常生活中，摩擦对人类来说非常重要。
一般来说，摩擦力分为滑动摩擦力、静摩擦力和滚动摩擦力。
与滑动摩擦有关，中国有火枪手着火的传说。火使人类可以随时吃熟食，减少疾病，促进大脑发育和制度进化。火也给人类带来温暖，从而扩大了人类活动的范围。麝香火的射击方式是通过钻木头来生火。它们通过钻孔木材来加热木材之间的滑动摩擦力，从而达到点火点，从而使木材燃烧以获得火。
静态摩擦更常见。行走时鞋子与地面之间的摩擦，拧紧盖子时手和盖子的侧面，传送带移动物体时物体与皮带之间的摩擦。聪明的学生会发现，静态摩擦是两个相对静止的物体之间的摩擦。当你走路和滑倒时，它变成了滑动摩擦。
最后是滚动摩擦，本质是静态摩擦。滚动摩擦的存在允许圆形物体在地面上滚动。由于滚动摩擦比滑动摩擦小得多，因此滚动处理比拖动节省的劳动力要少得多。
当然，除了方便之外，摩擦还会引起一些麻烦。如能量损失。高铁在移动时会受到很大的空气摩擦，这迫使列车使用大量的驱动力来抵抗这种阻力，从而保持列车的速度，从而导致额外的能量损失。
兴趣小组
摩擦的秘密
了解摩擦的不同分类，摩擦大小和方向，以及相关的是什么？
以静态摩擦为例，人向右需要向左脚走，所以鞋子与地面接触点，鞋子的运动趋势是向左，所以鞋子向右受到静摩擦。这里敲击黑板，画一个点：摩擦的方向必须仔细观察接触点处两个物体的相对运动，无论摩擦的类型是什么，物体的摩擦方向与接触点的运动方向或运动趋势是相反的。
至于摩擦的大小，根据实验经验，两个物体接触面的摩擦系数与两个物体之间的压力成正比。学生想，当你不能打开盖子时，你会怎么做？盖子的边缘会被更用力地压吗？这是通过增加压力来增加摩擦力，从而拧开盖子。但是，如果您的手受伤或无法拧开，该怎么办？通常用干布包裹盖子，并通过增加摩擦系数拧开盖子。如果学生还不能，那么你可以去找坚强的父亲帮忙。
有的学生好奇地问："在真空环境中，有摩擦吗？"在宏观层面上，两个相互接触的物体有摩擦力，真空环境中的物体不与其他物质接触，所以没有摩擦力。
长征5B核心级火箭发射的碎片最终会返回地面，因为在400公里的高度上轨道上仍有少量分子，所以核心级火箭在微弱的摩擦力下会逐渐减速，当速度无法维持其在轨道上的运动时，就会被地球的引力吸引到大气层中并坠落。
测试你
（1）下图中这些还在板鞋上，受到什么类型的摩擦，其摩擦方向朝向哪里？
（2）自行车由后轮驱动，即后轮为主动轮，前轮为被动轮。一名学生骑车去上学，下面显示的自行车车轮顺时针向右滚动，判断后轮和前轮的滚动摩擦方向。
答：
（1）静摩擦。鞋子有沿着木板移动的倾向，所以摩擦力是将木板向上移动到右边。
（2）后轮主动顺时针旋转，地面上的接触点呈后移趋势，因此后轮的滚轮摩擦力向前。前轮被动顺时针旋转，没有摩擦力，前轮在地面接触点倾斜向前滑动，因此前轮受到向后滚动摩擦。所以后轮的摩擦力是自行车的驱动力，前轮的摩擦力是前轮的阻力。
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资料来源：原文如此。