如果一顆質量和太陽一樣的黑洞替代了太陽,地球會咋樣?

時空通訊 發佈 2020-03-05T17:20:36+00:00

這個意思就是說,在太陽位置換成了一顆太陽一樣質量的黑洞,地球距離這個黑洞和距離太陽一樣遠。黑洞之所以引力極端,不是因為其質量有多大,而是因為它體積小,比同等質量的天體小很多,引力極端也只能在這個小範圍實現。


這個意思就是說,在太陽位置換成了一顆太陽一樣質量的黑洞,地球距離這個黑洞和距離太陽一樣遠。

先說答案:地球會黑暗寒冷,生命會終結。

因為黑洞沒有光,地球失去了光和熱的輻射,就會變得異常寒冷和黑暗。

沒有了光照,就沒有了光合作用,所有的植物都會死亡。所有依靠植物生存的動物跟著滅亡,靠吃動物肉的動物當然也跟著滅亡了。

何況整個地球變成一個冰球,連空氣也被凍結了。

還有什麼生物能夠在-200℃以下的氣溫中存活呢?

有人說可以去地底下,那麼靠什麼活著?人造?至少在現階段,人類還沒有這樣的能力。

受到影響的只是地球生命,對地球本身其實並沒有大的影響。

有人提這樣的問題,實際上是想看看黑洞巨大的引力會把太陽系攪成一個什麼樣子。

其實這是一個誤區,地球照樣轉。

公轉速度都不變,只是沒了一年四季。

這是因為黑洞的引力大小與同質量天體沒有什麼不同。

也就是說太陽質量的黑洞,與太陽引力是一樣的。這樣那個黑洞在太陽位置,依然拉扯著太陽系八大行星和拉七雜八的大大小小天體,維持著太陽系原來的狀態。

這個世界上所有的物質,都必須遵循萬有引力定律。

引力大小是與物體質量成正比,與距離平方成反比的。

萬有引力表達式為:F=GMm/r²

式中,F為引力值,G為引力常量,M和m是相互影響天體質量,r為天體之間距離。

所以,如果有一個太陽質量一樣大的黑洞在太陽位置,我們地球會同樣圍繞著它公轉,不會有什麼變化,只會因為沒有陽光照耀,會變得黑暗和寒冷。

當然公轉軌道或許會由於沒有了太陽風和光壓,有微小的變化,但這種微小或許小到忽略不計吧。

那麼有人可能要不解了,甚至要罵人了:什麼玩意,黑洞被你這麼一說,一錢不值了?不是說黑洞是頂級天體,通吃一切嗎?怎麼會與太陽一樣呢?

其實這是對黑洞性質不了解的緣故。

所謂黑洞引力無限大,只是在一個很小的範圍,如果範圍大了那還得了?還有我們活命的機會嗎?

黑洞的引力範圍小到什麼程度呢?

這就得說說史瓦西半徑了。

何為史瓦西半徑?這是1916年,德國天文學家、物理學家卡爾·史瓦西,根據剛剛問世不久的廣義相對論,得出了愛因斯坦引力場論的一個精確解。

他發現任何有質量的物體都有自己的一個臨界半徑值,是一個球狀對稱。

極大壓力下,所有物質質量一旦被壓進這個半徑以內,就會出現奇異的現象:所有物質將無限墜落到中心無限小的奇點,而在臨界半徑球形範圍出現無限引力場,在這個引力場裡,任何物質都無法跳脫,包括光。

這個半徑與質量成正比。

這就是後來人們稱為的「黑洞」。

人們把這個臨界半徑就叫史瓦西半徑,以紀念發現它的卡爾·史瓦西。

計算這個半徑的公式為:

R=2GM/C²

式中,R為史瓦西半徑,G為引力常量,取值6.67x10^-11N·m²/kg²,C為光速。

任何天體一旦接近黑洞的史瓦西半徑,就會萬劫不復。

這個意思看懂了嗎?就是說本來黑洞與其他天體只要質量是一樣的,引力都是一樣大的,但由於其他天體太大,到達表面引力就小了。

因為引力大小與距離平方成反比,不是從天體表面計算,而是從質心起算。

黑洞由於表面,也就是史瓦西半徑邊界距離質心非常小,因此引力就變得非常極端,一旦接近或進入了史瓦西半徑,才會受到極端引力控制。

那麼黑洞的史瓦西半徑有多小呢?

根據公式計算,一座喜馬拉雅山的史瓦西半徑只有納米級,納米有多大?就是100萬分之一毫米。

地球的史瓦西半徑約9毫米,太陽的史瓦西半徑約3000米,已知最大質量恆星r136a1的史瓦西半徑約795000~900000米,也就是約795~900公里。

而現在的地球半徑為6371公里,太陽半徑為69.6萬公里,r136a1為2436萬公里。

黑洞史瓦西半徑內的逃逸速度大於光速,光速為每秒約30萬公里;而太陽表面的逃逸速度只有617.7公里,r136a1表面逃逸速度約1800公里。

太陽質量的黑洞半徑只有3000米,而太陽半徑是黑洞的232000倍,其引力當然衰減了。

太陽一樣大的黑洞,在距離質心69.6萬公里的地方,也就是太陽半徑的地方,逃逸速度也是617.7公里。

在地球距太陽這麼遠的地方,受到一個太陽質量黑洞的引力也和太陽一樣。

不過,根據引力場論,宇宙黑洞最小質量在太陽3倍左右,太陽沒有形成黑洞的條件。

現在知道了吧?黑洞之所以引力極端,不是因為其質量有多大,而是因為它體積小,比同等質量的天體小很多,引力極端也只能在這個小範圍實現。

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