如果一個半徑為30光年的鉛球坍縮成黑洞後,地球要離多遠才能保證不被撕碎?

吐槽星人WX


答:就是個簡單的計算,這個鉛球的史瓦西半徑為60億光年。


黑洞的引力大到連光都無法逃脫,我們把黑洞無法逃逸區域的邊界,叫做“事件視界”,物體一旦落入視界內,將會一直朝著奇點走去,永遠無法逃離黑洞。

對於題目假設的半徑30光年大小的鉛球,根據鉛的密度為11.3噸/立方米,可以得知塌縮後的這個黑洞重4*10^49噸,是太陽質量的2*10^22倍(200萬億億倍)。

太陽對應的史瓦西半徑為3公里,黑洞的史瓦西半徑和質量成正比,所以題目假設的黑洞,史瓦西半徑為600萬億億公里,大約等於60億光年。


有人可能會有疑問,假設的鉛球半徑才30光年,但是塌縮成的黑洞,史瓦西半徑怎麼就有60億光年?

計算過程是沒有錯的,問題在於許多人對黑洞平均密度的理解有誤,以為黑洞平均密度無窮大。

其實不然,所有黑洞奇點的密度,在當前理論下確實是無窮大的,但是黑洞視界半徑和黑洞質量成正比,如果以黑洞視界範圍計算黑洞的平均密度,公式為:

我們可以看到,黑洞平均密度和史瓦西半徑的二次方成反比(也可以說和黑洞視界面積成反比),這意味著,質量越大的黑洞,平均密度越小,甚至可以比空氣的密度還低。

這樣的話,就不難理解30光年鉛球質量的黑洞,史瓦西半徑將達到60億光年。


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艾伯史密斯


在我們所生活的宇宙中有很多未知的秘密,今天所要說的黑洞就是其中之一。眾所周知,黑洞的吸引力是很大的,光也能被它所捕捉。如果一個半徑為30光年的鉛球坍縮成黑洞後,地球要距離多遠才能不被撕碎呢?這根據計算便可以得到。

首先介紹一下黑洞,黑洞是有中心密度無限大,體積無限小,熱量無限大,時空曲率無限高的質點和周圍一片空空的區域組成。當一顆恆星滅亡時,它將聚集成一點成為黑洞,併吞噬周圍的所有物質包括光線。所以,一提到黑洞這一話題,許多人都會感慨宇宙的偉大。那麼如果碰到了黑洞的話距離多遠才能倖免於難呢?

根據公式MG/2可以得到黑洞的史瓦西半徑,這個黑洞的質量可以通過密度乘以體積求得,鉛球密度為11300千克每立方米,三十光年大約為2.838×17米,根據球的體積公式可以得到球體的體積。知道體積之後就很容易可以求得質量。知道了質量之後便可以求得這個黑洞的影響範圍。根據資料可以知道這個黑洞的影響半徑為9.96×e27。這就是地球不被撕碎所需要的距離。

太陽也是一顆恆星,有的人會擔心太陽滅亡之後形成黑洞會是地球滅亡。當然這件事是一定會發生的,不過太陽的壽命約為百億年,距離太陽的滅亡時間還很長。當太陽滅亡之時,地球上還會不會存在有生命都是未可知的,所以對於這點的擔心就顯得很多餘了。


思遠軍事


成了高考算術題了啊。

這樣計算一下首先是半徑30光年的球體體積。這個很好計算了,4/3 π·r^3。也就是84780立方光年,一光年=9.4605284e15米,那麼一立方光年=8.4673241e47立方米,一立方米的鉛重量是11.34噸量。那麼總質量就是 8.4673241e47 *11.34噸,也就是9.6019455e48噸。也就是9.6019455e51千克。

雖然我們不知道宇宙的邊際,但是我們可以計算出宇宙的總質量,整個宇宙的總質量是10e53千克。

那麼這個半徑30光年的鉛球接近宇宙質量的1%可以說會是宇宙中最大的天體。

黑洞的不可逃逸區域計算史瓦西半徑的公式是快速計算公式是 R=M*1.47E-27,直接帶入公式就可以算出來了。

R=1.411486e+25米,換算成光年則是1491973734.26光年,沒錯這個由半徑30光年所壓縮成的球體的史瓦西半徑是

14億9千萬光年

也就是說在這個14億9千萬光年的範圍內任何天體都會墜入鉛球黑洞。

但是在14億9千萬光年的距離以外地球就安全了嗎?當然不是,其實前面算的東西都是廢話,嘻嘻。W君就是看到很多答主直接算史瓦西半徑還沒算對,就湊個熱鬧。


下面開始講正經的:

黑洞撕碎天體並不僅僅是在史瓦西半徑的位置以內,要記得還有潮汐力呢

這裡就又引出了一個公式叫做洛希極限。當引力場在距離上顯著變化量超過了星體可以承受的量的時候星體會被撕碎。

土星和木星等巨行星的光環就是天體在他們的洛希極限範疇內被撕碎形成的。但是土星和木星都不是黑洞,太陽的小行星帶也是洛希極限的一個體現,在那個位置的一個行星被引力直接撕碎形成的小行星帶。

這個洛希極限的計算不僅僅要計算核心天體的質量,也要計算外圍天體的結構,全剛性天體和全業態天體的洛希極限位置是不同的。

地球相對於太陽如果在進入距離太陽5.54441e9米的位置上,那麼地球就會直接被撕裂成碎塊。而現在地球運行的位置距離太陽是1.496e11米(一個天文單位)。大約是洛希極限的100倍,所以我們是安全的。

而參考太陽的史瓦西半徑則只有3000米。對比太陽和地球的洛希極限距離5.54441e9根本是就牛一毛了。

那麼回頭看如果一個史瓦西半徑達到了14億9千萬光年的黑洞,那麼——在所有可知宇宙範圍內(統共才138億光年範圍),地球都是不安全的。

在這個鉛球黑洞形成後,全宇宙大部分天體都會直接碎裂圍繞著這個鉛球黑洞重新形成一個壯觀的圓盤。

答題完畢


軍武數據庫


一個直徑為30光年的鉛球坍縮成黑洞,為了計算出黑洞的影響範圍,也就是黑洞的史瓦西半徑,就需要知道這個鉛球的一些參數,我們取鉛球的密度為11300千克每立方米,直徑三十光年換算成米就是2.838e17米,從而半徑就是1.419e17米,根據球體的體積公式可以計算出此鉛球的體積為1.19e52立方米,再結合密度可以知道質量為1.3447e55千克,



現在這個鉛球開始在引力的作用下開始向內部坍塌,當其半徑小於史瓦西半徑時,那麼就形成了一個黑洞,而史瓦西半徑則是描述黑洞引力最大影響範圍的一個參數,也就是在這個半徑以內的任何物體(包括光)是無法逃脫黑洞的束縛的,而在視界以外的光就不會被黑洞吸進去,頂多就是光線彎曲一下,如果是實物的話就會圍繞黑洞做圓周運動,


因此我們的任務就是要計算這個黑洞的史瓦西半徑,看看它的影響力到底有多大,在這裡取天體逃逸速度等於光速時可以推導出史瓦西半徑公式為Rs等於MG➗c2,這裡沒有乘2,帶入相關數據可得此黑洞的史瓦西半徑為9.96e27米,同時我們知道一光年的距離就是9.46e15米,所以必須要保證地球距離這個黑洞有約1.0528e12光年那麼遠才不會被黑洞撕碎。


零維立方體


首先這個假設不存在,半徑30光年,如果是地球鉛的密度,這個質量在10^48kg這個數量級上,銀河系的質量也只在10^41kg這個數量級。黑洞質量越大密度越小,這個數量級的黑洞密度是非常小的。不可能存在。


木木木木24737641


這個題目有意義嗎?且不說30光年直徑的球體需要多少物質。就目前觀測到的最大單個星體來說,直徑和光年比也是遠遠不及,根本不是一個數量級。整個銀河系才區區十幾萬光年,討論一個30光年的實心球有什麼意義?

最要命的是,這種無聊的命題其實可以有很多變種,今天討論鉛球,明天討論金球,後天討論鑽石球。因為密度不同嘛。


不可撤消V5


還有這麼奇異的問題。

大部人第一反應會是,哪兒有這樣的球?好比如何從冰箱裡取出大象的腦筋急轉彎。

不過未必能難倒物理學家或物理學科普作家。他們會輕鬆地計算出該鉛球的質量,塌陷後黑洞造成的空間彎曲或引力影響範圍,然後算出地球這樣的行星離多遠才不會被吸進去。拭目以待吧。

至於算出來後有什麼好處,不得而知。


tongfu85665780


不存在這樣如果 假設不成立 回答個毛線


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