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一個乒乓球大小的黑洞質量有多大?當它接近地球時,會發生什麼?

黑洞其實并不是一個「洞」,在宇宙空間中,黑洞表現為一個封閉的三維球體空間,其中心位置有一個密度無限大、體積無限小的「奇點」,球體半徑稱為「史瓦西半徑」,球體表面則稱為「事件視界」,已知宇宙中的任何物質一旦進入「事件視界」,就再也無法逃離,即使是光也不例外。

我們通常都會將黑洞想象成巨大的天體,但黑洞其實也可以是很小的,根據「大爆炸宇宙論」,在早期宇宙中,有可能存在著局域空間里物質密度過高的情況,這就會造成一些區域中的物質直接坍縮成黑洞,這種黑洞也被稱為「原初黑洞」,其初始質量可以低至10的負8次方千克。

所以從理論上來講,像乒乓球大小的黑洞是有可能存在的,那麼問題就來了,如果一個乒乓球大小的黑洞接近地球,會發生什麼呢?下面我們就來討論一下。

首先,我們需要知道一個乒乓球大小的黑洞質量有多大,乒乓球的半徑可取值為0.02米,黑洞的「史瓦西半徑」的計算公式為「R = 2GM除以光速的平方」,其中的「R」、「G」和「M」分別代表「史瓦西半徑」、引力常數(可取值為6.67 x 10^-11)和黑洞的質量。

據此我們就可以計算出,這個黑洞的質量大約為1.3475乘以10的25次方千克,好的,我們再來看看當它接近地球時,會發生什麼。

根據科學家的估算,地球的質量大約為5.965乘以10的24次方千克,也就是說,這個乒乓球大小的黑洞,其質量居然是地球的兩倍多,據此我們不難推測出,一個質量如此巨大的黑洞,肯定是會把地球吞噬掉的。

或許妳會認為,這個黑洞的體積非常小,只有在它墜落到地球上之后,才會將整個地球吞噬。

其實不然,因為決定引力大小是質量與距離,而與體積無關,所以這個乒乓球大小的黑洞對地球產生的引力,其實與一個質量是地球兩倍多的「超級地球」對地球產生的引力是一樣的,在這種情況下,就會不可避免地發生「潮汐瓦解事件」。

我們都知道,引力的大小與距離的平方成反比,所以當一個引力源作用于某個物體時,根據距離的不同,該物體上的各個質點所受到的引力也會出現差異,具體表現為,距離引力源越近的質點,其受到的引力就越大,反之亦然。如此一來,不同質點上的引力差就會對物體造成一種撕扯效應,這種效應就被稱為「潮汐力」。

在已知的所有天體中,黑洞的引力場是最極端的,其產生的「潮汐力」也是最強的,如果一顆星球距離黑洞足夠近,那麼這顆星球就會被黑洞產生的「潮汐力」撕成碎片,這個過程就被稱為「潮汐瓦解事件」。

正如前言所言,這個乒乓球大小的黑洞質量是地球的兩倍多,當它接近地球時,其對地球產生的「潮汐力」無疑是相當巨大的,因此可以說,在這個黑洞墜落到地球上之前,地球早就已經被撕碎了。

在黑洞引力的作用下,地球被撕碎后產生的「碎片」會沿著一種螺旋軌道墜向黑洞,這種運動狀態其實就是一邊圍繞著黑洞旋轉一邊向黑洞墜落,在此過程中由于角動量守恒,這些「碎片」的速度就會越來越快,以至于它們會在黑洞的「事件視界」外側形成一個高速旋轉的盤狀結構,這也被稱為黑洞的「吸積盤」。

距離黑洞越近,這些「碎片」受到的「潮汐力」就越強,在「吸積盤」中的物質,早已被巨大的「潮汐力」撕成了亞原子粒子,由于這些物質會不斷地碰撞與摩擦,因此它們的溫度也就越來越高,當達到一定程度時,它們就會在宇宙中大放光明,而這也可以看成是地球在宇宙中最后的輝煌。

在此之后,「吸積盤」中的物質通常都會被黑洞慢慢地吞噬,不過因為黑洞的「吸積盤」并沒有位于其「事件視界」之內,因此如果其中的物質具備了足夠高的速度,仍然可以從這里逃離,所以在極少數情況下,「吸積盤」中的一小部分物質會因為與其他物質的碰撞而獲得足以擺脫黑洞引力場的速度,然后重新回到宇宙空間之中。

不得不說,黑洞這種天體實在是太強大了,即使是一個乒乓球大小的黑洞,也可以讓地球從宇宙中消失。

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