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史瓦西半徑(Schwarzschild radius)的公式,其實是從物件逃逸速度的公式衍生而來。該值的含義是,如果特定質量的物質被壓縮到該半徑值之內,將沒有任何已知類型的力可以阻止該物質自身重力將自己壓縮成一個奇點。
它將物件的逃逸速度設為光速,配合萬有引力常數及天體質量,便能得出其史瓦西半徑。
根據天體逃逸速度(V1)的計算公式計算天體的史瓦西半徑。
V1=√(2GM/R)
V1指天體的逃逸速度 ,G為萬有引力常數,M為天體質量,R為天體重心與被吸引物體重心的距離。物體無法超過一個天體的逃逸速度,就不能擺脫其束縛,會被該天體吸引,無法脫離軌道而逃逸。
推導過程:
由萬有引力公式:
牛頓第二定律: 在這裡 a 即 g
易得
由固定重力場位能得非固定重力場位能公式 a.將
代換成
且h=R 故
表位能
b.列受星體吸引物質之速度與位能對應式 求得臨界半徑Rs(史瓦西半徑)
做勞倫茲變換
其中
得到
當v=c 求R之臨界直
當v大於等於c的時候(c為光速),光也無法逃離該天體的引力,此時即使是光,也只能進,不能出。則全式可得
天體的史瓦西半徑即為逃逸速度等於光速時候所得出的R的值。所以Rs=2GM/c^ 2(Rs為天體的史瓦西半徑)。
最後總結一下公式:
Rs=2GM/c^2
Rs為天體的史瓦西半徑,G為萬有引力常數,M為天體的質量,c為光速。
文字版:天體的史瓦西半徑等於萬有引力常數乘以天體質量乘以二再除以光速的平方。
地球的史瓦西半徑只有約9毫米。1916年卡爾·史瓦西首次發現了史瓦西半徑的存在,他發現這個半徑是一個球狀對稱、不自轉的物體的重力場的精確解。 一個物體的史瓦西半徑與其質量成正比。太陽的史瓦西半徑約為3千米。物體的實際半徑小於其史瓦西半徑的物體被稱為黑洞。
史瓦西半徑(Schwarzschild radius)的公式,其實是從物體逃逸速度的公式衍生而來。該值的含義是,如果特定質量的物質被壓縮到該半徑值之內,將沒有任何已知類型的力可以阻止該物質在自身引力的條件下將自己壓縮成一個黑洞。
它將物體的逃逸速度設為光速,配合萬有引力常數及天體質量,便能得出其史瓦西半徑。