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地球靠近木星,真的会被木星撕碎吗?洛希极限是怎么回事?

2020/6/30 23:04:12 来源:原创 浏览:


有质量的物体都具有引力,而宇宙之中的天体质量都非常巨大,所以引力自然也十分巨大。

天体之间具有相互的引力作用,当一个小型天体进入一个大型天体的引力范围之后,随着两者距离的拉近,小型天体所受到的来自大型天体的引力会逐渐增大,当二者的距离足够近的时候,这个小型的天体便可能被大型天体的引力拉扯撕碎,而二者距离的极限就被称之为洛希极限,对于小型天体而言,跨过了洛希极限,也就等于跨过了自己的生死线。

在刘慈欣老师的科幻作品《流浪地球》之中,人类为了利用木星的引力弹弓效应为地球加速,而驾驶地球来到木星的引力范围之内,但因跨过了洛希极限而险些被撕碎,那么在现实之中,地球真的会因靠近木星而被撕碎吗?


地球是一个小型天体,而木星是一个大型天体,所以我们就以二者为例来说说什么是洛希极限。

当地球进入到木星的引力范围之内,会受到几个大小方向各不相同的力,而在地球上不同的位置所受到的力的方向和大小也不相同。假设在地球上有一个人,这个人首先受到了来自木星的引力,这个引力的方向是指向木星的。

其次,它还受到了一个与木星引力方向相反的惯性力。惯性力并不是客观存在的一种力,它是一种在变速参考系中所使用的虚拟力,加入这个力是为了让问题便于计算。举个例子,比如我们身处于一辆行驶的列车上,此时列车突然加速,那么我们会向后仰,是什么力量让我们向后仰的呢?如果我们以列车外静止的地面为参考系,那么问题很简单,是惯性的作用导致的。


在上面的例子中,如果我们以行驶的列车为参考系,问题就变得有些复杂了。

以列车为参考系,就是说行驶的列车和我们都被看作是静止的,此时列车突然加速,我们后仰,我们为什么会后仰呢?此时就需要加入一个虚拟力,我们称其为惯性力,因为我们受到了一个向后的惯性力,所以才会发生后仰,但惯性力实际上是不存在的。

回到地球和木星的问题上来,因为地球在向木星加速运动,所以站在地球上的人就受到了一个与运动速度方向相反的惯性力。而木星的引力与人所受到的惯性力之和就被称之为潮汐力。因为人所受到的惯性力在地球各处都是相等的,但木星的引力不是,越靠近木星所受的引力就越大,所以对地球上朝向木星一侧的人来说,木星的引力大于惯性力,所以人会飞起来。而对于地球背向木星一侧的人来说,由于距离木星较远,木星引力小于人所受到的惯性力,所以人一样也会飞起来。


而人之所以没有因为潮汐力而飞起来,是因为人还受到一个朝向地心的地球引力作用。

人虽然不会飞起来,但是地球表面的液态水就会在潮汐力的作用下受到明显的影响,所以来自月球的潮汐力就会影响到地球上海洋河流的潮起潮落。只要地球的引力大于或等于潮汐力,那么地球上的人和其它物体以及地球本身就会安然无恙,可一旦地球引力小于潮汐力,那么地球表面的一切就会拔地而起,最终连地球本身也会被拉扯撕碎,随着地球与木星距离的拉近,潮汐力会越来越大,当达到一定距离的时候,地球引力就会小于潮汐力,这个距离的界限就是洛希极限。

不过地球在利用木星引力弹弓效应进行加速的过程中,几乎不会出现被撕碎的风险。


洛希极限可细分为刚体洛希极限和流体洛希极限。

刚体就是指受力后形状大小不变的物体,现实世界不存在绝对刚体。而流体则是指流动的物质。洛希极限的计算与两个星球的密度和半径有关,以木星和地球为例,刚体洛希极限在5万公里左右,而流体洛希极限在10万公里左右,地球介于刚体与流体之间,所以地球被撕碎的极限大约在七八万公里左右,而木星的半径就有7.15万公里,所以地球要被撕碎除非贴到木星上去。

​那么《流浪地球》的电影中,为什么说地球差一点被撕碎呢?因为电影里面标示的刚体和流体洛希极限分别为89万公里和171万公里,而这两个数据恰恰是木星进入太阳范围被太阳撕碎的洛希极限。显然,负责这一部分的剧组人员不理解洛希极限的概念,所以估计是搜索了一下“木星洛希极限”,然后就把木星和太阳的洛希极限给拿过来了。

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