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深度长文:如果一个直径1毫米的黑洞靠近地球,会发生什么?

 云语禅心 2024-03-28 发布于河南

黑洞,绝对是已知宇宙中最恐怖最诡异的天体,能够吞噬一切靠近的天体,相当于站在了宇宙食物链的最顶端。

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不少人对黑洞的理解是有偏差的,黑洞并不是字面意思表述的那样,并不是一个洞,其实也是一个天体,只是黑洞这种天体吞噬一切,光线也不能幸免,同时黑洞本身也不反光,所以无论如何我们都不能直接观测到黑洞。

还有,严格来讲,黑洞本身就是一个奇点,而奇点相当于一个质点,没有大小。而我们通常所说的黑洞大小,指的是黑洞事件视界的大小,也就是以奇点为中心,以黑洞史瓦西半径为半径的球体大小。

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也就是说,黑洞的质量无论有多大,但奇点都是无限小的,黑洞的大小其实就是事件视界的大小。

何为事件视界?通俗理解就是,事件视界是事件的分界线,也是时空的分界线。一旦越过事件视界,我们平时谈论的事件就没有了任何意义,因为时空就不存在了。至于黑洞内部到底是什么,我们并不知道,而且很可能永远都无法知晓。

还有一种理解方式,位于事件视界的物体,如果以光速飞行,刚好可以围绕黑洞运行,逃不出去,也不会跌落到黑洞。也就是说,黑洞的逃逸速度超过了光速

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那么,黑洞的事件视界大小与什么有关呢?从黑洞的史瓦西半径计算公式,可以看出黑洞的大小与质量成正比。

我们通常所讲的黑洞都是指“恒星类黑洞”,也就是说,是大质量恒星死亡之后向内坍缩形成的黑洞。另外还有超大质量黑洞,它们通常位于星系的中心,比如在我们的银河系就有一个超大质量黑洞,质量可以达到太阳质量的400万倍。

不过,现代科学研究发现,宇宙诞生之初出现过原初黑洞,这些黑洞的质量通常都很小,也被称为“微型黑洞”,史瓦西半径可能只有1毫米甚至更小。不过这只是理论上的分析,现实中我们并未发现如此微小的黑洞。

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那么,理论上分析,如果一个直径只有1毫米的微型黑洞靠近地球,会发生什么呢?

刚才说了,黑洞是宇宙中最极端的天体,质量的大小并不能改变黑洞“只吃不吐”的本性。这就意味着不管多小的黑洞,一旦来到地球附近,结局只有一个:地球被残忍地吞噬

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虽然结果只有一个,但吞噬的过程其实是相当复杂的,当然不是一口就把地球吃掉了,而是一个相当缓慢的过程。

因为黑洞吞噬物体的速度,其实与黑洞的质量是成正比的,所以对于直径只有1毫米的黑洞来讲,吞噬地球的过程注定是相当漫长的。

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那么,直径1毫米的黑洞,质量到底有多大呢?

根据史瓦西半径与质量的关系,我们可以计算出,太阳的史瓦西半径约为2925米,也就是说,把太阳压缩到直径2925米时,就会坍缩为一个黑洞。地球的史瓦西半径只有大约9毫米,这意味着直径1毫米的黑洞质量只相当于地球质量的九分之一。

而火星质量就大约等于地球质量的九分之一,这意味着直径1毫米的黑洞与火星的质量相当。那么,如果火星靠近地球,会发生什么呢?

碰撞是在所难免的。实际上,科学研究表明,地球早期真的经历过这样的碰撞,一颗火星大小的小行星撞击原始地球,正是这次撞击,才有了月球的诞生,而月球的出现也为之后地球环境稳定打下了坚实基础,这里就不再详述了。

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根据万有引力公式,一个天体的引力与距离的平方成反比,也就是说,引力会随着距离增大而呈指数级下降。不过这里的距离并不是指天体表面之间的距离,而是天体质心之间的距离。

刚才提到了,直径1毫米的黑洞与火星质量相当。不过火星直径约为3397千米,也就是说在火星表面感受到的引力,相当于1毫米的黑洞在3397千米远处产生的引力

考虑到这个黑洞的直径只有1毫米,3397千米的距离其实是相当遥远的,但即便如此遥远,产生的引力已经等同于火星表面的引力了。

也就是说,直径1毫米的黑洞,即便远在3397千米处,从大小来看就是一粒尘埃,但人类绝不可能观测到如此遥远的尘埃。但即便观测不到,地球和人类肯定早就感受到了这粒“尘埃”的强大影响力了。

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因为,这个黑洞在3397千米处产生的引力已经相当于火星表面的引力了。想象一下,如果火星不断靠近地球,别说接触地球了,即便是火星来到月球的位置,距离地球38万公里,对地球的影响也是灾难性的。

看看月球对地球的潮汐引力作用就明白了,月球质量远小于火星,但地球上能明显感受到月球潮汐引力对地球海洋的影响,每天的潮起潮落,可以让海洋升降达到十几米。

所以,如果把月球换成火星,地球表面的生态系统早就被严重破坏,不复存在了。此时的地球表面会在火星的强大潮汐引力作用下,出现波浪翻滚,全球出现灾难性的海啸,甚至地壳本身也可能完全断裂崩塌。

随着火星不断靠近,破坏程度更高,地壳会完全破碎,岩浆迸发,海水蒸发,整个地球表面会笼罩在烟尘和水汽之中,完全成为炼狱般的星球。

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而黑洞靠近地球也会是这样的。也就是说,黑洞远在几十万公里之外,对地球的影响就已经非常明显了。黑洞根本不用来到地球附近,地球早就沦为一颗死亡星球了。而这个过程中,并不是因为黑洞才导致的结果,任何星球都会如此,是任何天体质量本身带来的引力潮汐结果。

当黑洞与地球的距离小于火星半径时,黑洞变态的引力才开始发挥威力。之后随着黑洞不断靠近,引力也会超过地球的引力。

当黑洞与地球距离大约为600米时,这个距离的逃逸速度就会超过地球的逃逸速度。这是一个重要的分界点,因为这意味着地球必将在劫难逃,命运只有一个:无情地被吞噬

600米并不是很远,就相当于我们能看得见的高空位置,在那个位置,黑洞在不断吞噬地球大气层的过程中,就会形成明亮的吸积盘

不过由于黑洞本身很小,所以吸积盘也并不会很大,大约只有一公分左右。不过由于黑洞吞噬物体的过程相当激烈,吸积盘转速非常高,会产生强大的高能射线,迸发出极其明亮的光芒。

之后,地球也不得不围绕这个极其微小的黑洞旋转,在旋转的过程中,地球会被黑洞慢慢蚕食。

这里纠正一个错误,有不少人会认为,如此微小的一个黑洞,靠近地球时,肯定会“沉入”到地面下面,最终到达地心。其实这种想法是错误的,不能仅仅认为黑洞小就会像普通物体一样由于过重就坠入地心,需要充分考虑黑洞的质量和引力。

最终的结果就是,地球在围绕黑洞旋转的过程中,会一直被黑洞拉扯,最终就像剥洋葱一样,地球慢慢被剥离吞噬,最终完全消失,不过这个过程是相当漫长的。

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具体需要多少年才能完全“吃掉”地球呢?

先拿普通黑洞举例说明。一个3倍太阳质量的黑洞,要想吞噬太阳质量大小的恒星,也需要长达亿年之久。所以,可以预见的是,一个直径只有1毫米的黑洞要想完全吞噬地球,需要更长的时间,甚至需要上万亿年的时间

虽然时间如此漫长,但其实与人类以及地球上的其他生物都没有任何关系了,因为刚才也说了,在黑洞距离地球很远时,对地球的破坏程度已经不允许地球上的生物活下去了。

当这个黑洞完全吞噬掉地球之后,并不会停止,还会吞噬附近的其他行星,甚至连太阳也会被吞噬,不过那也是在极其遥远的未来。理论上根本没有机会吞噬太阳,因为太阳在50亿年之后就走向了死亡,根本来不及。

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能够看出,黑洞就像宇宙的垃圾清理工,所到之处一扫而光。随着黑洞不断吞噬物体,黑洞质量也会越来越大,吞噬物体的速度也会变得越来越快。

这就是直径1毫米的黑洞靠近地球带来的后果,幸运的是,科学家在地球附近并没有发现任何黑洞的存在,不然的话,人类和地球将会在劫难逃了!

完!

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