偉大的牛頓告訴我們,宇宙中任何兩個具有質量的物體之間,都存在著一種力,即萬有引力,在萬有引力的作用下,我們的宇宙才得以有條不紊執行。那麼,既然天體之間存在著這種引力,為什麼它們不會像磁鐵一樣緊緊的吸在一起,而是像現在這樣彼此環繞呢?
為了方便直觀,我們以地球和太陽來舉例說明。大家都知道,我們賴以生存的地球是圍繞著太陽執行的一顆行星,每繞太陽公轉一圈,地球上就過了一年。那麼,地球為什麼不掉進太陽呢?這是因為兩種力的平衡造成的,其中之一是地球的公轉速度造成的離心力,另一個是太陽對地球的引力造成的向心力。
可以這樣理解,對於圍繞著太陽公轉,地球的內心其實拒絕的,它一直在試圖逃離太陽引力的控制,拼命的向遠方跑去,而太陽對地球是真愛,它一直在努力的用它的引力將地球拉入自己的懷抱。而事實上,地球和太陽誰也奈何不了誰,就這樣形成了一個僵局,於是地球就只有年復一年的圍繞著太陽奔跑了。
這不禁讓人深深的擔憂,如果這種平衡被打破了,比如說地球的公轉速度稍微慢了一點,那豈不是地球就會落入太陽了?其實這種擔憂完全沒有必要,事實上將地球的公轉速度降低,的確是可以讓地球更加接近太陽,但是根據角動量守恆定律,地球的公轉角速度就會增加,從而造成地球以更加狹長的橢圓軌道圍繞太陽執行。也就是說,僅僅是降低一點地球的公轉速度,那是遠遠不夠的,那麼到底要將地球的速度降低多少,才可以讓地球掉入太陽呢?根據相關公式計算,大約要讓地球的公轉速度降低大約93.2才可以達到!
我們也可以從能量轉換的角度來思考這個問題,由於太陽對地球的引力,地球本身就具有了引力勢能,而當地球向太陽靠近的時候,地球的部分勢能就會得到釋放,根據能量守恆定律,這部分勢能將會轉換為動能,使地球的公轉速度增加,還是會造成地球以更加狹長的橢圓軌道圍繞太陽執行。從這個角度來看,要想讓地球掉進太陽,就必須去除掉地球絕大多數公轉動能才可以達到,根據相關公式計算,這個數字為地球現有公轉動能的99%以上!
那麼宇宙中的天體的動能又是從何而來呢?這裡簡單的講一下,現在科學界一般認為,現有的宇宙來自於137億年前的一個大爆炸,在大爆炸之後,空間開始迅速膨脹,並在這個過程中形成了各種基本粒子,而現在的宇宙就是由這些基本粒子構成。因此,我們可以理解為宇宙中天體的動能,如果追根溯源的話,都是來自於最初的那場大爆炸產生的慣性力。
透過以上的分析,我們可以知道,在宇宙中兩個天體因為引力而相撞是很難發生的事情,但很難發生並不代表不發生,其實在宇宙中,“碰撞事故”還是有的。從小的來講,小行星、彗星這些小型天體因為本身質量不大,所以容易受到大型天體的引力干擾而偏離自己的“安全軌道”,常常會在大型天體上墜毀。
而對於大型的天體來講,也有一些原因會造成同樣的情況。比如說雙恆星系統在經過黑洞附近時,其中的一顆恆星可能會因為引力彈弓效應,得到另一顆恆星的動能,而失去動能的那一顆恆星就落入了黑洞。又比如說兩個大質量的天體在比較靠近時,會產生潮汐摩擦作用,這會消耗掉它們的極少的一部分動能,雖然消耗的這部分動能很少很少,但這樣的消耗會一直持續,在很長的一段時間之後(一般為幾百萬到幾百億年),它們最終會因為損失動能而撞在一起。
除此之外,還有一種特殊的情況,當兩個黑洞異常靠近時(純路過),由於黑洞的引力巨大,它們之間會發生高速的互相圍繞的運動,在這個過程中會攪動時空釋放出大量的引力波,這些引力波會極大的消耗黑洞的動能,因此這兩個黑洞會在相對較短的時間內“合體”。2016年,LIGO首次探測到的引力波,就源於13億光年外的兩個黑洞的合併。
值得一提的是,地球和太陽之間也會因為潮汐摩擦而損失動能,如果時間足夠的話,地球也許就會落入太陽,但是太陽會在50億年後消亡,目前還不知道地球的動能可不可以撐夠這50億年。
偉大的牛頓告訴我們,宇宙中任何兩個具有質量的物體之間,都存在著一種力,即萬有引力,在萬有引力的作用下,我們的宇宙才得以有條不紊執行。那麼,既然天體之間存在著這種引力,為什麼它們不會像磁鐵一樣緊緊的吸在一起,而是像現在這樣彼此環繞呢?
為了方便直觀,我們以地球和太陽來舉例說明。大家都知道,我們賴以生存的地球是圍繞著太陽執行的一顆行星,每繞太陽公轉一圈,地球上就過了一年。那麼,地球為什麼不掉進太陽呢?這是因為兩種力的平衡造成的,其中之一是地球的公轉速度造成的離心力,另一個是太陽對地球的引力造成的向心力。
可以這樣理解,對於圍繞著太陽公轉,地球的內心其實拒絕的,它一直在試圖逃離太陽引力的控制,拼命的向遠方跑去,而太陽對地球是真愛,它一直在努力的用它的引力將地球拉入自己的懷抱。而事實上,地球和太陽誰也奈何不了誰,就這樣形成了一個僵局,於是地球就只有年復一年的圍繞著太陽奔跑了。
這不禁讓人深深的擔憂,如果這種平衡被打破了,比如說地球的公轉速度稍微慢了一點,那豈不是地球就會落入太陽了?其實這種擔憂完全沒有必要,事實上將地球的公轉速度降低,的確是可以讓地球更加接近太陽,但是根據角動量守恆定律,地球的公轉角速度就會增加,從而造成地球以更加狹長的橢圓軌道圍繞太陽執行。也就是說,僅僅是降低一點地球的公轉速度,那是遠遠不夠的,那麼到底要將地球的速度降低多少,才可以讓地球掉入太陽呢?根據相關公式計算,大約要讓地球的公轉速度降低大約93.2才可以達到!
我們也可以從能量轉換的角度來思考這個問題,由於太陽對地球的引力,地球本身就具有了引力勢能,而當地球向太陽靠近的時候,地球的部分勢能就會得到釋放,根據能量守恆定律,這部分勢能將會轉換為動能,使地球的公轉速度增加,還是會造成地球以更加狹長的橢圓軌道圍繞太陽執行。從這個角度來看,要想讓地球掉進太陽,就必須去除掉地球絕大多數公轉動能才可以達到,根據相關公式計算,這個數字為地球現有公轉動能的99%以上!
那麼宇宙中的天體的動能又是從何而來呢?這裡簡單的講一下,現在科學界一般認為,現有的宇宙來自於137億年前的一個大爆炸,在大爆炸之後,空間開始迅速膨脹,並在這個過程中形成了各種基本粒子,而現在的宇宙就是由這些基本粒子構成。因此,我們可以理解為宇宙中天體的動能,如果追根溯源的話,都是來自於最初的那場大爆炸產生的慣性力。
透過以上的分析,我們可以知道,在宇宙中兩個天體因為引力而相撞是很難發生的事情,但很難發生並不代表不發生,其實在宇宙中,“碰撞事故”還是有的。從小的來講,小行星、彗星這些小型天體因為本身質量不大,所以容易受到大型天體的引力干擾而偏離自己的“安全軌道”,常常會在大型天體上墜毀。
而對於大型的天體來講,也有一些原因會造成同樣的情況。比如說雙恆星系統在經過黑洞附近時,其中的一顆恆星可能會因為引力彈弓效應,得到另一顆恆星的動能,而失去動能的那一顆恆星就落入了黑洞。又比如說兩個大質量的天體在比較靠近時,會產生潮汐摩擦作用,這會消耗掉它們的極少的一部分動能,雖然消耗的這部分動能很少很少,但這樣的消耗會一直持續,在很長的一段時間之後(一般為幾百萬到幾百億年),它們最終會因為損失動能而撞在一起。
除此之外,還有一種特殊的情況,當兩個黑洞異常靠近時(純路過),由於黑洞的引力巨大,它們之間會發生高速的互相圍繞的運動,在這個過程中會攪動時空釋放出大量的引力波,這些引力波會極大的消耗黑洞的動能,因此這兩個黑洞會在相對較短的時間內“合體”。2016年,LIGO首次探測到的引力波,就源於13億光年外的兩個黑洞的合併。
值得一提的是,地球和太陽之間也會因為潮汐摩擦而損失動能,如果時間足夠的話,地球也許就會落入太陽,但是太陽會在50億年後消亡,目前還不知道地球的動能可不可以撐夠這50億年。