03.03 如果有一個乒乓球和地球的質量一樣重,放在地球上會發生什麼?

itsmysin


通過計算可知,如果把半徑大約6400公里的地球壓縮到半徑只有8.87毫米,那麼,地球將會坍縮為一個黑洞。而目前我們所使用的普通乒乓球的半徑為20毫米,所以一個質量與地球相同的假想乒乓球不會是一個黑洞。

雖然這種假想乒乓球的引力坍縮作用還不足以突破中子簡併壓力,但它是一個十分緻密的物體。通過計算可知,這個假想乒乓球的密度高達1.8×10^29千克/立方米,這要比典型中子星的密度(10^17千克/立方米)高得多。理論上,這個天體的狀態應該是由中子簡併物質組成的中子星。或者也有可能是中子被壓碎之後,由夸克組成的夸克星。

如果把一個與地球質量相同的假想乒乓球放在地球上,結果會導致地球被這個緻密物體的強大潮汐力所撕碎。根據洛希極限的計算公式:

可以得到,洛希極限為地球半徑的1.44倍,而假想乒乓球的質心與地心的距離小於這個數值,這意味著假想乒乓球對地球施加的強大潮汐作用,將會完全撕碎地球。其中一部分地球碎片會掉到假想乒乓球上,還有一部分會形成環繞該緻密物體的碎片環,就像土星周圍的碎片環那樣。


火星一號


答:假如真有這麼一個物體,那麼這團物質將介於中子星物質和黑洞之間,可以很快把地球吞噬掉,然後再塌縮成黑洞。


在宇宙中,中子星物質的密度算是非常高的了,地球質量的中子星物質,半徑是11米;如果把地球壓縮成黑洞,其史瓦西半徑大約是9mm。



而乒乓球的直徑大約是40mm,所以題設的這個球,將介於中子星物質和黑洞之間。


該球體的表面引力,是地球的十億倍,放到地球表面的話:

(1)球體和地球因萬有引力作用,會相互吸引並靠近;

(2)球體和地心靠近的過程中,逐漸吞噬地球物質,然後把地球物質轉變為自身物質;

(3)被吞噬的地球物質,其原子結構完全被破壞,並伴隨著巨大的能量釋放;

(4)由於無法抵抗球體的強大引力,地球整體結構被破壞,最終被完全吞併;




實際上,題設物質介於中子星和黑洞之間,要麼是未被天文學發現的夸克星;要麼是不穩定的物質形態,並很快塌縮成黑洞;吞噬地球之後,將形成兩個地球質量的微型黑洞,史瓦西半徑大約是18mm。


其實,在宇宙當中,時刻都在發生著中子星吞噬行星或者吞噬恆星的事件,只是一般中子星的直徑約2公里,質量在太陽質量的1.35~2.1倍之間。


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艾伯史密斯


宇宙中有各式各樣的天體,不過這些天體並不以大小稱英雄,而是以質量為王,目前已知宇宙中質量最大的天體就是黑洞了,黑洞有一種特性,就是質量越小密度越大,質量越大密度越小,如果我們的地球變成一個黑洞的話,那麼還不如一個乒乓球大,地球的質量為5.96億億噸,它的黑洞史瓦西半徑為0.9釐米,所以如果地球成為一個黑洞的話,它的直徑還不到兩釐米。


因此一個乒乓球大小的黑洞會比地球的質量還大一些,那麼這樣的黑洞如果來到地球上的話,會發生什麼呢?其實不用等到它來到地球上,它在距離地球非常近的時候就會讓地球的形狀崩塌,它會以極快的速度靠向地球,如果不是以直線衝向地球中心的話,而是兩者相互繞行,那麼地球會變成它的吸積盤,併發出極其明亮的光,但是最中心的物質卻在迅速的被黑洞吸收,最終都將會進入黑洞之中。

不僅如此,就連遠在38萬公里之外的月球,也會因為地球和黑洞融合到一起導致的質量增加引力變強而靠近過來,最終也會被地球和黑洞融合成的新的天體吞併掉。



不過宇宙中有沒有像地球一樣大的黑洞,科學家們也是有爭論的,關於黑洞的質量下限並沒有特別的設定,通常認為恆星形成的黑洞的質量下限為太陽質量的三倍,這樣來看的話,最小的黑洞也比地球的質量大得多,但是也有一些物理學家認為即便是一些粒子的碰撞也有可能產生極小的黑洞,但是時間會非常短暫,而且有些天文學家認為宇宙中或存在一些原生黑洞,它們的質量可以比地球小得多,所以宇宙中到底有沒有乒乓球那麼大的黑洞,或者說像地球這麼大質量的黑洞會不會存在,還是有很大爭議的。



人類的方向


看到有些回答說乒乓球會穿透地球,可能很多人也會有這樣的觀點,但為什麼乒乓球會穿透地球呢?就是因為乒乓球體積小嗎?

很多時候固定思維模式害了我們,問題中說乒乓球放在地球上,但何嘗不是把地球放在乒乓球上呢?不能因為乒乓球體積小,就認為它一定要往地球上落!就好比你站在地球上,我也可以說地球站在你腳上,這沒有毛病,因為引力的作用是相互的!

明白了這點,再來看看萬有引力跟什麼有關,很簡單就是質量和距離。由於地球和乒乓球質量一樣,就只剩下距離了!

嚴格上講,地球表面各處感受到的引力不一樣,因為距離地球核心距離不一樣,比如說住在10樓受到的引力會比1樓的住戶略小!

由於地球和乒乓球質量相同,但地球體積半徑較大,所有地球表面的物質感受到來自地核的引力會比乒乓球的引力小很多,如此一來,地球表面物質會被乒乓球吸引過去,就像黑洞吞噬周圍的物質一樣。

乒乓球並不會按我們的傳統思維在地球上鑽洞,而是會逐漸吞噬地球物質,最終融合在一起!

但這只是理論上分析,事實上不可能存在這樣一個乒乓球(原因不表了),所以很多時候就怕如果,就好比“如果超光速飛行會發生什麼?”這樣的問題,回答起來就比較頭疼!


宇宙探索


如果有一個乒乓球和地球有一樣的質量,放到地球上一定會將地球穿出一個空,甚至會穿透地球!

因為,如果一個乒乓球有地球一樣的質量,即5.965*10^24千克,其重力大致為5.965*10^25牛頓!所以,這顆乒乓球壓到地面,假設其接觸面積為0.01平方毫米,那麼產生的壓強是,P=F/S=5.965*10^24/(0.01*10^(-3)^2)=5.965*10^34帕斯卡!

而一個標準大氣壓也僅有一萬個帕斯卡多,所以這顆乒乓球產生的壓強有5.965*10^30個標準大氣壓!當然可以將地球穿出一個空,甚至穿透整個地球!這就類似一顆導彈打向一個土壘的城牆,你問能不能打穿,顯然可以輕鬆打穿、打透,甚至可以輕鬆打塌!

所以,不要小看一顆小小的乒乓球,只要它具有了整個地球的質量,它就是無堅不摧的,它如同你將一個質量7.26千克的鉛球放到一層A4紙糊的桌子上,你問能不能壓塌,當然可以壓塌了!


地震博士


如果有一個乒乓球和地球的質量一樣重,放在地球上會發生什麼?

首先我們來確認下和地球質量一樣大,卻之後乒乓球大小的物體是個什麼東西,慣例能用數據說話的時候絕不多BB.....

Rs = 2GM / C2

也許各位不太熟悉這個公式,這就是史瓦希半徑的計算公式,簡單的說即某一個天體會縮小到多少直徑之後會坍縮成黑洞的計算公式,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;我們用地球的參數套用計算可得:

地球的史瓦希半徑約為8.9MM,差不多就是一個18MM不到一點的球,也就是說像地球這樣的行星如果壓縮到這個直徑的話,即在自身引力的作用下直接坍縮成黑洞。

一個乒乓球的直接大約有多少呢?最新的奧運會比賽用球直徑約40MM,遠高於史瓦希半徑的18MM,因此像乒乓球大小的地球質量的物體並不會成為黑洞,而是一箇中子星狀態的物體。

我們可以來假設一下,一個同地球一樣質量的中子星在地球表面:

一、首先地表無法支撐其巨大的質量,會一直向地心掉落。

二、然後在這個掉落尚未正式開始前,這個球體周圍的地球物質即在超強引力的作用下吸附在這個球體的周圍,地區會慢慢形成一個變形的橢球體

三、地球由於質心突然發生巨大的改變,地球的自轉會因為這個乒乓球的位置不同而發生不一樣的變化,在兩極地區影響不大,如果在赤道的話,如此大質量的增加會讓地球自轉為止一頓!

四、最後地殼破裂,火山噴發,地震等等.....但不會持續多久,因為再這個中子星物質的引力作用下,地球慢慢也開始中子星化,最後成為兩個地球質量大小的大一點的乒乓球!

不過需要注意一下的是,中子星的下限是1.44個太陽質量,因此要讓地球中子星化的話,必須是一顆直徑10多千米左右的中子星才可以,如果從中子星表面取走物質又沒有處理的話,離開中子星的超強引力約束範圍,那麼這些物質將會膨脹成普通密度大一些的物質。意思就是理論上不存在這種乒乓球大小的中子星物體!

會是怎樣嗎?只是在行星內部製造一個黑洞後的效果,中子星跟這個效果也許有些相似,給各位參考!


星辰大海路上的種花家


地球會被撕爛。

這類以“如果”開頭的問題,多半是打破了物理規律所提出來的,實際上將地球質量封閉在半徑20毫米的球體內,它的密度將遠超過一般中子星密度,但又達不到黑洞的要求,或許能突破夸克禁閉變為夸克星。



上一段說達不到黑洞的要求,實際上黑洞的密度是無窮大的,或者說奇點的密度無窮大。因為平時我們說黑洞的體積都用的事件視界的範圍,但那不是黑洞的實體,只是光線無法傳播出去而已。


但既然題目說如果了,那麼就按照要求分析一下情況。

這顆中子星乒乓球將會對地球產生強大的潮汐力,因此地球將會被撕碎,這個過程會非常順利,並不會出現地球在瀕死關頭突然爆發小宇宙從而反殺(反吞噬)的情況。🙃

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賽先生科普


這個問題的重點在“質量一樣”,但是說一樣重,是不準確的,應該是一樣大。因為說重,是以重力(地心引力)為參照。當質量與地球一樣大了,那麼它的質量就不以重力為體現了,而是以引力互相作用來體現。

這個問題的另一個重點在“放在”這個詞。就會減去很多加速度對地球產生的撞擊力的影響因素。可以單純地去討論兩個質量一樣大但體積和密度相差非常大的物質互相接觸會產生什麼結果。

與地球質量一樣大,但體積卻只有乒乓球這麼小,那麼它應該是類中子星一樣密度超大的東西,但還不是黑洞,因為黑洞看不到具體體積,只能觀察到其視界。

這樣的物質被放在地球上,應該沒有地殼能承受其重,其自身的引力會引起接觸到的物質坍塌,會形成一種類似於漩渦一樣的吸積盤。其自身在地球引力的互相作用下也會快速旋轉,像一個無堅不摧的電錐一樣,把地殼旋開一個大坑後,繼續往地心沉降。在沉降的過程中,會引起地殼運動加劇,而引發一系列的地震、火山噴發和海嘯等災難。 若從外太空看,整個地球會突然發出強烈的亮光,在軌道上運行的速度會發生變化。

當該物質沉降到地心時,事實上已與地球融為一體,變成了一個質量為原來兩倍的地球。但是外部的地殼會持續性地發生坍縮,最後有可能會把月球也拉近併吞噬。最後重新調整在太陽系的軌道,以一顆嶄新的中子星面貌存在。


姝子


其實這個題目中最令人害怕的就是“如果”了,因為這個詞語需要你打破原本的思維壁壘,去想象才行。

理論上,宇宙中是不能存在這樣的乒乓球的,因為它既不是中子星也不是黑洞,它還沒有達到形成黑洞的標準,如果這個乒乓球想要變成黑洞的話,那麼它就必須繼續的縮小自身體積,直至變成一個半徑為0.0089m的??哎~~~該用什麼名詞來形容這麼小的體積呢?你們來定。

這個0.0089m是根據什麼算得呢?是史瓦西半徑公式,公式計算的是特定質量的物質在被壓縮至小於該半徑的狀態時,那麼將無可避免的形成一個黑洞。

而地球的史瓦西半徑就是0.0089m,還不到9毫米呢。

所以,這個乒乓球不是一個黑洞,只是密度十分恐怖的一團物質而已。

關鍵在於這個“如果”上面,因為沒有“如果”的話,那麼這樣的乒乓球將無法真實存在,因為它沒有足夠的內核引力、 簡併壓力來支撐它這樣的形狀。

就比如之前遇到的問題,“取一小塊中子星物質,這團物質能不能保持原狀?”答案是:不能。

不過既然有這個“如果”,那麼必須來想一想到底怎麼樣呢?

首先,這個乒乓球的引力十分巨大,它會一點點的蠶食掉它周圍的物質,然後壓縮它們,使其附著在自身表面,這個過程將十分緩慢,最後還是會把地球給吞噬掉,它的體積變得比原先那個乒乓球大了,因為它擁有了兩個地球的質量。


科學船塢


首先會引起一場大爆炸,至於具體炸成什麼地步,不會計算不敢妄言,估計地球月球是沒了。爆炸的原因就是乒乓球那麼大,地球這麼重的一個原子核在極短的時間裡裂變到了微觀尺度。

因為這麼重又這麼小的東西肯定不是我們所理解的物質存在了,在我們目前的認知中只有中子星這樣的存在較為接近。在中子星上,由於強大的引力,這樣的狀態可以穩定存在。但乒乓球大小的一團中子,基本近似於那樣大小的原子核。這樣的原子核是很不穩定的,不穩定到幾乎不可能存在。因為質子中子間的作用力是短程力,原子序數一百多以上的都有放射性而且會自發衰變了不要說這麼大一個“原子核”了。因此幾乎可以肯定它會馬上爆炸,威力相當於地球這麼重的一顆原子彈,利用率還要比普通原子彈更高一些。

退一步講,如果這個東西可以穩定存在,那麼首先它會像一個無底洞一樣不停吸收周邊的物質,同時不停向地心掉落,然後在地心附近做來回震盪運動,直到整個地球都和它融合到一起,或者在還沒有接近地心了地球就已經被吸收完了*^O^*與此同時,月球的軌道也會變低,軌道偏心率會更大,甚至直接被新“地球”扯碎吸收。最後形成一個新的比原來要小得多的地球。時間再長一些太陽系其他星球也會被影響,但效應不會很明顯。

不管是哪種情況,生命都沒辦法存在了。幸運的是,這樣的情況應該是不會發生的。因為這樣的東西本來就不應該存在*^O^*



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