假如有一滴水以无限接近光速的速度撞击地球,会怎么样?

Apple-King

如果真有一滴水以无限趋于光速的速度撞上地球,结果将会导致地球完全毁灭。因为这滴水具有无穷大的动能,地球完全无法承受这样的冲击。那么,为什么一滴水的速度在无限接近光速时,其动能会变得无穷大呢?如果按照Ek=1/2mv^2这个公式来计算动能,即便物体的速度达到光速,物体的动能不也是有限的吗?

简单来说,这是因为物体的运动质量会随着速度的增加而增大,尤其是在速度接近光速时,运动质量将会趋于无穷大。因此,在这种情况下,不能再按照质量不变来计算物体的动能,而需要使用到如下的相对论动能计算公式:

其中m0表示物体的静止质量,v表示物体的速度,c表示光速。

可以看到,无论物体的静止质量有多小,只要不为零,当速度足够接近光速时,它的动能都会变得无穷大。如果水滴能够达到如此高的速度,那么,它在撞击地球时,将会完全摧毁地球。

事实上,考虑到地球的引力结合能,水滴的速度并不需要无限接近光速,只要当水滴所具有的动能超过地球的引力结合能即可摧毁地球。组成地球的物质通过引力结合在一起,想要把这些物质完全拆散,就需要克服使物质通过引力作用结合在一起的能量,这就是引力结合能。据估算,完全摧毁地球所需的能量为2.24×10^32焦耳。一般情况下,一滴水的体积约为50微升,那么,一滴水的质量大约为50毫克。把上述数据代入相对论动能公式计算可知,只要一滴水的运动速度达到光速的99.99999999999999999999999999999999999998%,那么,它所具有的动能将足以击毁地球。


火星一号

实话说悟空里面好多人都想毁灭地球,前不久我刚回答一个多少枚核弹能够炸毁地球,现在又是一滴水撞击地球,我想说..........


首先在不考虑这滴水如何加速到光速、在加速到光速之前早已经蒸发、或者宇宙空间中不存在地球上水这种形态这些问题之后,我肯定的告诉你地球会被撞的四分五裂!

这滴水所具有的能量

如果真有一滴水能有无限接近光速的速度,那么这滴水具有的能量就要好好算算。首先利用简单的动能公式肯定是不合理的,因为相对论认为物体的质量会随着速度的增大而增大,尤其是在接近光速的时候,这滴水的质量就让你无法想象!


那么我们先假设不考虑相对论效应看这滴水能有多大能量:E=1/2mv^2,一滴水质量大概为50毫克,带入可以得到能量大约为:3.61*10^14焦耳,大概相当于8.6*10^4当量的核弹爆炸所具有的能量,这个能量比“小男孩”还差一些!所以如果是这种情况不存在毁灭地球!

但是当我们回归正确方向,考虑相对论效应时这个能量可就要大到你无法想象了!我们导出相对论动能公式:M=Mo/√(1-v^2/c^2)(1) E=mc^2 (2)

W=Ek1-Ek2=△Ek (3)


联立三式可得相对论动能计算公式: m0是物体静止质量,V是物体的速度,c是光速。

多大的速度能够毁灭地球

从上面我们可以知道这滴水的能量与光速之间的关系,这样的话我们只需要知道毁灭地球需要多大能量就可以得出这滴水需要多大速度了!



在我前面的回答中就曾说过地球结合能这个概念,其大小约为

2.24*10^32焦耳!这个能量相当于535万亿亿吨TNT当量的核弹爆炸释放的能量!将这个能量带入相对论动能计算公式可得这滴水在速度达到99.9999999999999....8%接近光速时就可以达到将地球炸的四分五裂的效果!(与@火星一号 算出的答案是一致的)


所以这也给我们说明了光速的神奇,所有事情在接近光速时都会发生奇妙的现象或改变!

还有以后能不能不要拿地球举例呀!!!!


科学认识论

一滴水,如果能无线接近光速撞击地球地球还是地球只是多了一滴水形成的能量。

用质量能量转换公式可以知道。一滴水的能量不足以损害地球。
E=Mc^2



也许有人会强调将物质加速到接近光速,物质的能量会变成无穷大。但是这里面有一个前题就是该闭合系统的无穷大。一滴水的无穷大,在地球看来就是它的全部质量转换的能量。



当然地球人也没能力将一滴水加速到无穷大。因为如果这滴水和地球形成一个闭合系统则会耗尽地球的全部能量。


科学无止境

引力只适用不超过温度极限本值低温的固体运动过程;斥力适用超过温度极限本值高温的气体、分子、电子、光子、量子等物体的运过程;常力则适用具有相当的引力、同时又具有相当的斥力本值的液体运动过程。水是属于常力运动过程的范畴。根据力温守恒第五定律:一、物体体积的立方及其内部质能的密度比重与物体外部时空中的力量效同相互转化的温度呈正比例关系;反之则反之。二、物体内部质量的密度越高、蕴蓄的能量越多、物体外部呈现的体积越大、比重越重、对外部时空相对作用的力量就越大、相互转化的温度就越高。三、物体的力量等于本值的温度根3次方整体尺度,与整个外部时空周边分支维面距离平方尺度呈反比例关系。所处时空周边相作用的力量效同相互转化的温度与物体的距离平方尺度越近,力量就越大、温度就越高;反之则反之。

因此:当水接近光速撞击地球将迅速变化成气体溶化成光子“撞击地球"。


请求合作

当高速运动的物体,特别是接近光事的物体运动,常规牛顿热力学已经不适用。正好,爱因斯坦的相对论显得尤为重要:

E=Mc^2

一滴水的质量是多少呢?姑且算它0.001kg,那么,接近光速撞击地球,那么取c=300000km/s。此时它的能量为:

E=0.001*300000^2

大伊万的威力达到了五千万吨TNT爆炸当量,相当于 2.1×10^17 焦耳能量。

试想下,两者对比。

(大伊万,人类历史至今最大威力的核弹)。

虽然地球不会被毁掉,但是造成某个范围的剧烈毁灭也是有可能的。


科技秘曝

说实话,这个问题基本没什么意思,因为现实根本就不存在这种可能。



其实哪怕水滴的速度达到300m/s,那产生的危害也是可怕的,类似于一颗子弹击落到大地上,所到之处,寸草不生啦。

顺便科普一下: 正常雨水落到地面的速度大概在1~10m/s。小雨的速度大概2、3m/s,即使是瓢泼大雨也就10m/s左右。这主要是由于雨水降落过程受到空气阻力的影响,在最初的短暂加速后,差不多以匀速做自由落体。

当雨滴受到的空气阻力等于自身的重力时,雨滴开始进入匀速下落阶段,直至到达地面。物理学上把这个匀速的速度称之为物体的收尾速度。



一五一十聊真相



看到这个问题让我想起了一个笑话:一个小学文化程度的人在博士群里提了一个问题,一滴水从数千米高空自由落体砸在人身上会有什么后果?博士群顿时炸了锅,什么定理、公式、开方、力学等等,争论的面红耳赤。最后这个小学文化程度的人弱弱的问了一句:你们淋过雨没有?顿时群里鸦雀无声。

感觉这个题主看着各位答主的科学钻研精神,个个都在公式定理的忙活着,正在一旁抿嘴狡黠的微笑。因为这个假设根本没有存在的可能,我的数理化水平最多只有小学水平,所以没有办法用公式定理计算出一滴水加速到光速会产生什么后果,但是我知道一滴水加速到一定速度就会气化分裂,到光速这滴水再入大气层早都不存在了,自然无法击中地球产生危害。


从这个问题可以看出,脑筋急转弯在学术研究上其实挺重要的。一个人拥有多么深厚的学识不是最重要的,最重要的是有没有广博的见识,能不能一眼看透事物的本质。本质已经不存在了,你还舍本求末一步一步的去折腾,岂不是在浪费时光,空耗生命?

这或许就是对“洞明世事皆学问,人情练达即文章”的最好注释吧。


谢金澎

什么事都不会发生。因为地球有大气,如此高的速度,水滴直接和大气分子互相电离后聚变释放了(氕也可以聚变),一颗美丽的烟花而已


这种问题没有实际探讨的价值,包括我第一段说的结论也可能是错的。因为这个问题的就是建立在不切实际的物理基础上。

①除了光以外,实物粒子必须要经过加速才能产生速度上的变化,虽然一滴水的质量不起眼,但是达到光速也就意味着无穷的推力输入,显然不可能

②如果只是靠引力,从无穷远处(引力势能为零),依靠引力的加速,最终水滴降落地球的速度只是第二宇宙速度


宇宙空间并不空,星际尘埃、恒星的太阳风也是存在的,只要撞到,水滴就没了,因为水里面有太多的氢了

期待您的点评和关注哦!


赛先生科普

地球平安无事!用不着杞人忧天。也用不着拿出千万个推理公式演算证明。很简单,一滴水的动能再大,水滴的体积跟地球的体积相比,简直就是一个病毒和一座大山对比,一个病毒能毁灭一座大山吗?一滴水以无限接近光速撞击地球,最多只能是:像光子穿透玻璃那样穿透地球,根本无法撞毁地球。什么质能公式E=mc^2之类的东西?在这种情况下,只能是算算一滴水所拥有的理论能量而已。


用户mg6c58yiq4

死翘翘呗!还能怎么样?

好处也是有的。

因为无限接近光速,所以水滴没撞之前,你都不知道这事。撞了以后瞬间完蛋,所以你还是不知道这事。干脆利落无痛苦!


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