登录 注册

既然星球间都会有吸引力,那为什么它们不会像磁铁那样贴在一起?

伟大的牛顿告诉我们,宇宙中任何两个具有质量的物体之间,都存在着一种力,即万有引力,在万有引力的作用下,我们的宇宙才得以有条不紊运行。那么,既然天体之间存在着这种引力,为什么它们不会像磁铁一样紧紧的吸在一起,而是像现在这样彼此环绕呢?

为了方便直观,我们以地球和太阳来举例说明。大家都知道,我们赖以生存的地球是围绕着太阳运行的一颗行星,每绕太阳公转一圈,地球上就过了一年。那么,地球为什么不掉进太阳呢?这是因为两种力的平衡造成的,其中之一是地球的公转速度造成的离心力,另一个是太阳对地球的引力造成的向心力。

可以这样理解,对于围绕着太阳公转,地球的内心其实拒绝的,它一直在试图逃离太阳引力的控制,拼命的向远方跑去,而太阳对地球是真爱,它一直在努力的用它的引力将地球拉入自己的怀抱。而事实上,地球和太阳谁也奈何不了谁,就这样形成了一个僵局,于是地球就只有年复一年的围绕着太阳奔跑了。

这不禁让人深深的担忧,如果这种平衡被打破了,比如说地球的公转速度稍微慢了一点,那岂不是地球就会落入太阳了?其实这种担忧完全没有必要,事实上将地球的公转速度降低,的确是可以让地球更加接近太阳,但是根据角动量守恒定律,地球的公转角速度就会增加,从而造成地球以更加狭长的椭圆轨道围绕太阳运行。也就是说,仅仅是降低一点地球的公转速度,那是远远不够的,那么到底要将地球的速度降低多少,才可以让地球掉入太阳呢?根据相关公式计算,大约要让地球的公转速度降低大约93.2才可以达到!

我们也可以从能量转换的角度来思考这个问题,由于太阳对地球的引力,地球本身就具有了引力势能,而当地球向太阳靠近的时候,地球的部分势能就会得到释放,根据能量守恒定律,这部分势能将会转换为动能,使地球的公转速度增加,还是会造成地球以更加狭长的椭圆轨道围绕太阳运行。从这个角度来看,要想让地球掉进太阳,就必须去除掉地球绝大多数公转动能才可以达到,根据相关公式计算,这个数字为地球现有公转动能的99%以上!

那么宇宙中的天体的动能又是从何而来呢?这里简单的讲一下,现在科学界一般认为,现有的宇宙来自于137亿年前的一个大爆炸,在大爆炸之后,空间开始迅速膨胀,并在这个过程中形成了各种基本粒子,而现在的宇宙就是由这些基本粒子构成。因此,我们可以理解为宇宙中天体的动能,如果追根溯源的话,都是来自于最初的那场大爆炸产生的惯性力。

通过以上的分析,我们可以知道,在宇宙中两个天体因为引力而相撞是很难发生的事情,但很难发生并不代表不发生,其实在宇宙中,“碰撞事故”还是有的。从小的来讲,小行星、彗星这些小型天体因为本身质量不大,所以容易受到大型天体的引力干扰而偏离自己的“安全轨道”,常常会在大型天体上坠毁。

而对于大型的天体来讲,也有一些原因会造成同样的情况。比如说双恒星系统在经过黑洞附近时,其中的一颗恒星可能会因为引力弹弓效应,得到另一颗恒星的动能,而失去动能的那一颗恒星就落入了黑洞。又比如说两个大质量的天体在比较靠近时,会产生潮汐摩擦作用,这会消耗掉它们的极少的一部分动能,虽然消耗的这部分动能很少很少,但这样的消耗会一直持续,在很长的一段时间之后(一般为几百万到几百亿年),它们最终会因为损失动能而撞在一起。

除此之外,还有一种特殊的情况,当两个黑洞异常靠近时(纯路过),由于黑洞的引力巨大,它们之间会发生高速的互相围绕的运动,在这个过程中会搅动时空释放出大量的引力波,这些引力波会极大的消耗黑洞的动能,因此这两个黑洞会在相对较短的时间内“合体”。2016年,LIGO首次探测到的引力波,就源于13亿光年外的两个黑洞的合并。

值得一提的是,地球和太阳之间也会因为潮汐摩擦而损失动能,如果时间足够的话,地球也许就会落入太阳,但是太阳会在50亿年后消亡,目前还不知道地球的动能可不可以撑够这50亿年。

好了,今天就先讲到这里,欢迎小伙伴们关注我们,我们下次再见

声明:该文观点仅代表作者本人,探趣吧系信息发布平台,探趣吧仅提供信息存储空间服务。
大家都在看
北京各大医院挂号