宇宙航行,地球进入木星刚体洛希极限就被撕碎?看天文学家怎么说

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“盖亚”卫星发现一条壮观“星河” 已流淌10亿年

借助欧洲航天局“盖亚”卫星的观测数据,维也纳大学的科学家发现了一条“恒星河”,覆盖南天的大部分区域。这条星河距地球较近,至少存在4000颗恒星。自10亿年前形成以来,它们便一直“组团”流淌。由于距地球较近,这条星河是一个理想工作台,可帮助科学家窥探银河系!

  最近热播的科幻影戏《落难地球》中,有一个场景震撼人心:地球“落难”到木星四周时,一部门大气被木星的引力吸引已往,形成一股气体流,而随着不停靠近地木“刚体洛希极限”,地球的运气也危在旦夕。   只管严酷的盘算证实以上场景可能有所强调,但洛希极限到底是什么?当两个天体靠得足够近、小于两者的洛希极限时,真的会导致天体的物质流动或者整个被撕碎吗?
宇宙航行,地球进入木星刚体洛希极限就被撕碎?看天文学家怎么说
  潮汐力导致天体变形   任何物体之间都市有相互作用的引力,天体也不破例。当我们把所有物体都假定为一个巨细可以忽略的点状物时,事情就异常简朴:引力处于两个点的连线上。然则,两个天体间的引力,却比两个点之间的引力庞大许多:天体往往很大,不可以随意假定它们是一个巨细无限小的点。这种情况下,必须研究天体对另一个天体的每个部门的力的巨细与偏向。很显然,天体对另外一个天体的每个点的力的巨细与偏向基本上是不相同的。   这导致一个天体对另一个天体的引力可以分解为两个部门:一部门导致二者绕着配合的中央旋转或者相互靠近;另一部门在差别方位拉扯或挤压天体,使天体变形。后者被称为潮汐力。
宇宙航行,地球进入木星刚体洛希极限就被撕碎?看天文学家怎么说   我们的地球就受到月球的潮汐力,这个力导致地球上的海水在与月球的连线偏向的高度比其他地方高,随着地球自转和月球的公转,海水在水平偏向上流动,形成潮水。事实上,月球对地球上的大气和岩土也有潮汐作用,划分被称为“气体潮”与“固体潮”。我们的地球对月球固然也有潮汐力。   《落难地球》中,地球大气被木星吸走,木星大气被地球扰动,这都是潮汐力导致的气体潮。在现实中,一些气体恒星组成的双星系统中,若是靠得太近,潮汐力就会使其中一个恒星的气体流向另一个恒星。
  液体和固体的极限值差别   潮汐力的强度与距离有关,天体之间的距离越小,潮汐力越大,天体变形就越严重。19世纪法国天文学家洛希盘算后发现,当天体的距离近到一个极限值的时刻,其中一个天体就会被另一个天体施加的潮汐力撕碎,这个极限被称为“洛希极限”。
宇宙航行,地球进入木星刚体洛希极限就被撕碎?看天文学家怎么说   假定两个天体之间的质量差距异常大,

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那么洛希极限的值只与两个天体的密度与被撕碎物体的物理状态有关:将大天体密度与小天体的密度的比值开3次方后,再乘以大天体的半径以及一个倍数,就是洛希极限的值。若是被撕碎物体为气体、液体或者异常松散的固体,这个倍数就是2.455;若是被撕碎物体是很坚硬的固体,这个倍数就是1.26。后者即为影戏中提到的刚体洛希极限。洛希极限是从天体中央最先算的,若是要算这个被撕碎天体与大天体外面的距离,还要减去大天体自身的半径。   我们可以举个特殊的例子来简朴盘算洛希极限的详细的值。若是大天体与小天体的密度比值是1,洛希极限值就是大天体半径的2.455倍或1.26倍,那么物体与大天体外面的距离为大天体半径的1.455倍或0.26倍时,就会被大天体撕碎。
  木星光环来自被撕碎的卫星   地球靠近木星时,由于严寒,水所有结冰。木星与地球的密度划分是1.326与5.514克每立方厘米,比值开3次方就是0.622。假设地球上的冰和岩石可以忽略、地球险些全是岩浆和空气,那么地球靠近木星时的流体洛希极限是1.527倍木星半径。木星半径大约是7万千米,以是当岩浆和空气组成的地球距离木星外面的距离到达约4万千米时,就会被木星撕碎。假设地球完全由异常坚硬的岩石和冰组成,其洛希极限就是0.784倍木星半径,位于木星内部,因此不会被木星撕碎。正是这个缘故原由,《落难地球》中对刚体洛希极限的形貌被不少人以为略显夸张。
宇宙航行,地球进入木星刚体洛希极限就被撕碎?看天文学家怎么说   由于靠近木星的地球是空气、冰、岩石与岩浆的混合体,当它异常靠近木星时,虽然不会被完全撕碎,但地壳会严重变形,导致影戏中形貌的地震;此外,大气与内部的岩浆被木星的伟大潮汐力凶猛扰动,导致影戏中形貌的岩浆喷发以及大气流失。   只管地球不大可能被木星撕碎,但太阳系内却经常有一些倒霉的小天体被木星撕碎并撞击木星。最著名的是1994年发生的苏梅克-列维9号彗星撞木星事宜。盘算机模拟解释这颗彗星与木星的距离在1992年时就已小于松散固体的洛希极限,因此它被撕碎成21个碎块,而这些碎块是相对坚硬的固体,未被继续撕碎。从1994年7月16日到22日,这个彗星的所有碎块先后撞击木星。   天文学家的研究还解释,太阳系内的一些伟大的行星不仅会俘获途经的天体,还会将一些靠得足够近的自然卫星撕碎。例如,土星的光环大多数位于土星卫星的洛希极限内,很可能是被潮汐力撕碎而成的。

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