黑洞,絕對是已知宇宙中最恐怖最詭異的天體,能夠吞噬一切靠近的天體,相當于站在了宇宙食物鏈的最頂端。
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不少人對黑洞的理解是有偏差的,黑洞并不是字面意思表述的那樣,并不是一個洞,其實也是一個天體,只是黑洞這種天體吞噬一切,光線也不能幸免,同時黑洞本身也不反光,所以無論如何我們都不能直接觀測到黑洞。
還有,嚴格來講,黑洞本身就是一個奇點,而奇點相當于一個質點,沒有大小。而我們通常所說的黑洞大小,指的是黑洞事件視界的大小,也就是以奇點為中心,以黑洞史瓦西半徑為半徑的球體大小。
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也就是說,黑洞的質量無論有多大,但奇點都是無限小的,黑洞的大小其實就是事件視界的大小。
何為事件視界?通俗理解就是,事件視界是事件的分界線,也是時空的分界線。一旦越過事件視界,我們平時談論的事件就沒有了任何意義,因為時空就不存在了。至于黑洞內部到底是什么,我們并不知道,而且很可能永遠都無法知曉。
還有一種理解方式,位于事件視界的物體,如果以光速飛行,剛好可以圍繞黑洞運行,逃不出去,也不會跌落到黑洞。也就是說,黑洞的逃逸速度超過了光速。
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那么,黑洞的事件視界大小與什么有關呢?從黑洞的史瓦西半徑計算公式,可以看出黑洞的大小與質量成正比。
我們通常所講的黑洞都是指“恒星類黑洞”,也就是說,是大質量恒星死亡之后向內坍縮形成的黑洞。另外還有超大質量黑洞,它們通常位于星系的中心,比如在我們的銀河系就有一個超大質量黑洞,質量可以達到太陽質量的400萬倍。
不過,現代科學研究發現,宇宙誕生之初出現過原初黑洞,這些黑洞的質量通常都很小,也被稱為“微型黑洞”,史瓦西半徑可能只有1毫米甚至更小。不過這只是理論上的分析,現實中我們并未發現如此微小的黑洞。
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那么,理論上分析,如果一個直徑只有1毫米的微型黑洞靠近地球,會發生什么呢?
剛才說了,黑洞是宇宙中最極端的天體,質量的大小并不能改變黑洞“只吃不吐”的本性。這就意味著不管多小的黑洞,一旦來到地球附近,結局只有一個:地球被殘忍地吞噬。
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雖然結果只有一個,但吞噬的過程其實是相當復雜的,當然不是一口就把地球吃掉了,而是一個相當緩慢的過程。
因為黑洞吞噬物體的速度,其實與黑洞的質量是成正比的,所以對于直徑只有1毫米的黑洞來講,吞噬地球的過程注定是相當漫長的。
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那么,直徑1毫米的黑洞,質量到底有多大呢?
根據史瓦西半徑與質量的關系,我們可以計算出,太陽的史瓦西半徑約為2925米,也就是說,把太陽壓縮到直徑2925米時,就會坍縮為一個黑洞。地球的史瓦西半徑只有大約9毫米,這意味著直徑1毫米的黑洞質量只相當于地球質量的九分之一。
而火星質量就大約等于地球質量的九分之一,這意味著直徑1毫米的黑洞與火星的質量相當。那么,如果火星靠近地球,會發生什么呢?
碰撞是在所難免的。實際上,科學研究表明,地球早期真的經歷過這樣的碰撞,一顆火星大小的小行星撞擊原始地球,正是這次撞擊,才有了月球的誕生,而月球的出現也為之后地球環境穩定打下了堅實基礎,這里就不再詳述了。
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根據萬有引力公式,一個天體的引力與距離的平方成反比,也就是說,引力會隨著距離增大而呈指數級下降。不過這里的距離并不是指天體表面之間的距離,而是天體質心之間的距離。
剛才提到了,直徑1毫米的黑洞與火星質量相當。不過火星直徑約為3397千米,也就是說在火星表面感受到的引力,相當于1毫米的黑洞在3397千米遠處產生的引力。
考慮到這個黑洞的直徑只有1毫米,3397千米的距離其實是相當遙遠的,但即便如此遙遠,產生的引力已經等同于火星表面的引力了。
也就是說,直徑1毫米的黑洞,即便遠在3397千米處,從大小來看就是一粒塵埃,但人類絕不可能觀測到如此遙遠的塵埃。但即便觀測不到,地球和人類肯定早就感受到了這粒“塵埃”的強大影響力了。
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因為,這個黑洞在3397千米處產生的引力已經相當于火星表面的引力了。想象一下,如果火星不斷靠近地球,別說接觸地球了,即便是火星來到月球的位置,距離地球38萬公里,對地球的影響也是災難性的。
看看月球對地球的潮汐引力作用就明白了,月球質量遠小于火星,但地球上能明顯感受到月球潮汐引力對地球海洋的影響,每天的潮起潮落,可以讓海洋升降達到十幾米。
所以,如果把月球換成火星,地球表面的生態系統早就被嚴重破壞,不復存在了。此時的地球表面會在火星的強大潮汐引力作用下,出現波浪翻滾,全球出現災難性的海嘯,甚至地殼本身也可能完全斷裂崩塌。
隨著火星不斷靠近,破壞程度更高,地殼會完全破碎,巖漿迸發,海水蒸發,整個地球表面會籠罩在煙塵和水汽之中,完全成為煉獄般的星球。
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而黑洞靠近地球也會是這樣的。也就是說,黑洞遠在幾十萬公里之外,對地球的影響就已經非常明顯了。黑洞根本不用來到地球附近,地球早就淪為一顆死亡星球了。而這個過程中,并不是因為黑洞才導致的結果,任何星球都會如此,是任何天體質量本身帶來的引力潮汐結果。
當黑洞與地球的距離小于火星半徑時,黑洞變態的引力才開始發揮威力。之后隨著黑洞不斷靠近,引力也會超過地球的引力。
當黑洞與地球距離大約為600米時,這個距離的逃逸速度就會超過地球的逃逸速度。這是一個重要的分界點,因為這意味著地球必將在劫難逃,命運只有一個:無情地被吞噬。
600米并不是很遠,就相當于我們能看得見的高空位置,在那個位置,黑洞在不斷吞噬地球大氣層的過程中,就會形成明亮的吸積盤。
不過由于黑洞本身很小,所以吸積盤也并不會很大,大約只有一公分左右。不過由于黑洞吞噬物體的過程相當激烈,吸積盤轉速非常高,會產生強大的高能射線,迸發出極其明亮的光芒。
之后,地球也不得不圍繞這個極其微小的黑洞旋轉,在旋轉的過程中,地球會被黑洞慢慢蠶食。
這里糾正一個錯誤,有不少人會認為,如此微小的一個黑洞,靠近地球時,肯定會“沉入”到地面下面,最終到達地心。其實這種想法是錯誤的,不能僅僅認為黑洞小就會像普通物體一樣由于過重就墜入地心,需要充分考慮黑洞的質量和引力。
最終的結果就是,地球在圍繞黑洞旋轉的過程中,會一直被黑洞拉扯,最終就像剝洋蔥一樣,地球慢慢被剝離吞噬,最終完全消失,不過這個過程是相當漫長的。
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具體需要多少年才能完全“吃掉”地球呢?
先拿普通黑洞舉例說明。一個3倍太陽質量的黑洞,要想吞噬太陽質量大小的恒星,也需要長達億年之久。所以,可以預見的是,一個直徑只有1毫米的黑洞要想完全吞噬地球,需要更長的時間,甚至需要上萬億年的時間。
雖然時間如此漫長,但其實與人類以及地球上的其他生物都沒有任何關系了,因為剛才也說了,在黑洞距離地球很遠時,對地球的破壞程度已經不允許地球上的生物活下去了。
當這個黑洞完全吞噬掉地球之后,并不會停止,還會吞噬附近的其他行星,甚至連太陽也會被吞噬,不過那也是在極其遙遠的未來。理論上根本沒有機會吞噬太陽,因為太陽在50億年之后就走向了死亡,根本來不及。
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能夠看出,黑洞就像宇宙的垃圾清理工,所到之處一掃而光。隨著黑洞不斷吞噬物體,黑洞質量也會越來越大,吞噬物體的速度也會變得越來越快。
這就是直徑1毫米的黑洞靠近地球帶來的后果,幸運的是,科學家在地球附近并沒有發現任何黑洞的存在,不然的話,人類和地球將會在劫難逃了!
完!
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