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流浪地球就要上演?太陽系正向黑洞墜落,墜落的具體時間已被算出

2024-10-29科學

【流浪地球2】肯定是今年特別火的電影中的一部。從現有的數據來看,它的票房已經超過了40億,累計有7900多萬人次在影院觀看了這部電影,這也掀起了一股科幻題材的熱潮。但讓人擔心的是,電影裏人類不得不帶著地球去流浪的情節,很可能會在現實裏發生了。

【我們的家園其實微不足道】

16世紀的時候,在歐洲天文學界,托勒密(Ptolemy)的地心說被大家普遍認可。啥是地心說呢?就是說地球在宇宙的正中間,其他的天體都圍著地球轉。這理論可太對人類的胃口了,為啥呢?因為這種感覺就好像天地萬物都以自己為中心似的,人就容易變得飄飄然。可是呢,隨著觀測技術一點點進步,大家就慢慢發現,有些觀測到的數據,用地心說根本就解釋不通。就在這個時候,哥白尼對天體運動做了大量的研究,然後慢慢就有了自己的一套理論。

哥白尼在【天體執行論】裏頭,第一次提出了日心說。他覺得太陽才是宇宙的中心,地球和其他行星都圍著太陽轉。這個理論和傳統的地心說大不一樣,對當時的主流看法構成了挑戰。他的日心說讓當時的天文學界和教會特別反感。因為他這個理論跟宗教觀念有沖突,所以教會和學術界都批判他,給他壓力。【天體執行論】出版沒多久,哥白尼就去世了,這位文藝復興時期的大人物沒能親眼看到自己的理論被認可。

反過來,支持日心說的學者可倒了大黴了。1600年的時候,有個義大利學者叫喬爾達諾·布魯諾(Giordano Bruno),讓教會給抓住審判了。羅馬天主教宗教裁判所給他安了個異端的罪名,可他呢,特別堅定地維護自己的信仰和觀點,說啥也不肯放棄自己的學說。教會就判了他火刑,2月17號那天,布魯諾在羅馬就被教會給活活燒死了。他的死在科學史上是件大事,也被當成是宗教迫害、壓制思想自由的象征。不過打這以後,學者們可沒被嚇倒,反倒更使勁兒去證明日心說了。

有個德國天文學家叫約翰內斯·克卜勒(Johannes Kepler),他對日心說深入研究過。

他發現行星運動的軌域不是正圓形,而是橢圓形的。他還提出了三個基本定律來說明行星的運動,第一個定律就是「橢圓軌域定律」。按照這個定律,行星圍繞太陽運動的軌跡是一個橢圓,太陽處於橢圓的一個焦點處。

行星沿橢圓軌域執行時,在相等時間裏掃過的面積相同。這表明行星離太陽遠時速度慢,離太陽近時速度快,這樣才能讓掃過的面積相等。這個發現就是克卜勒第二定律,也叫「等面積法則」。

他還發現,一個行星公轉周期的平方和它跟太陽平均距離的立方是成正比的。這個定律叫「周期定律」或者「第三定律」。這個發現讓行星運動的規律性顯現出來,也給日心說更多的支持。之後,伽利略·伽利萊(Galileo Galilei)用望遠鏡觀測得到的結果,還有牛頓力學的發展,讓日心說的地位更加穩固了。從這時候起,日心說就慢慢被大家接受了。這時候人們才知道,原來地球在太陽系裏就是個普通成員。可是隨著科技發展,又有更讓人難以接受的訊息冒出來了。

人們發現日心說其實也不完全正確。為啥呢?因為太陽並非宇宙的中心,它僅僅是太陽系的中心罷了。實際上啊,不光地球很平常,就連我們地球所圍繞著的太陽,在宇宙中也不過是一顆普普通通的恒星,並且這顆恒星還面臨著生死存亡的危機呢。

【危機四伏的銀河系】

20世紀初的時候,卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)透過對恒星運動的研究,第一個提出了黑洞這個概念。黑洞的形成有三個階段,分別是塌縮、壓縮還有奇異點形成。一開始,恒星內部的核心燃料用完了,就沒辦法抵抗自身的重力,於是就開始塌縮。在塌縮的過程裏,物質不斷被擠壓,這就使得恒星變得特別致密,形成了高密度的物質核心。最後呢,當這個核心塌縮到一定程度的時候,它中心的品質就會集中到一個密度無限大、空間扭曲的點上,這個點就叫做奇異點。奇異點周圍空間的彎曲程度變得非常大,產生了一個很強的重力場,這個重力場能把光甚至物質都吸進去,黑洞就這麽形成了。

黑洞重力特別強,不管啥物體靠近它,都會被吸進去,根本逃不掉。光線、物質,還有恒星、行星都不例外,所以黑洞就被叫做「重力陷阱」。物體快靠近黑洞的時候,黑洞強大的重力會產生很大的引潮力,把物體撕成細長還彎曲的樣子。物質進入黑洞時,會出現特別高的溫度和壓力,這樣就會釋放出巨大的能量。這些能量以很強的X射線和Gamma射線爆發的形式釋放出來,對周圍的天體影響可嚴重了。

黑洞旁邊的空間會被極度扭曲,時間的流速也會變得特別慢。這就是說,要是你靠近黑洞,重力可能會把你拉住,讓你根本沒機會逃掉,而且時間會變得超級慢。黑洞對任何靠近它的東西都有淪陷性的作用。以前發現的黑洞品質都不大,短時間內還威脅不到太陽系,不過這幾年,科學家慢慢發現銀河系裏藏著巨大的危險。

2002年的時候,由雷因哈德·格涅澤爾(Reinhard Genzel)和安德烈斯·艾森哈特(Andreas Eckart)帶領的團隊,還有其他一些科學家,經過長時間的觀測與分析,確定銀河系的中心有一個超大品質的黑洞。這個黑洞叫「Sgr A」,這是「Sagittarius A」的縮寫,意思就是它在人馬座(Sagittarius)那個方向。據估計,這個黑洞的品質有幾百萬到幾十億個太陽那麽重。因為它品質特別大,所以對周邊的星系和星際物質有很強的重力,還能影響銀河系裏星系的演化以及結構的形成。

這個黑洞得靠間接觀測的方法來研究。科學家們會去觀測銀河系中心那片區域裏恒星的軌域運動、射電還有X射線放射線之類的現象,透過這些來推測這個黑洞存不存在,有啥性質。最能說明問題的一個證據就是,人們觀測到銀河系中心那一塊有速度特別快的恒星在運動,這些恒星大概是被中心黑洞的重力給影響了。這就相當於,銀河系的恒星們正在被這個超級黑洞往深淵裏拽呢。

透過觀測和計算能知道,銀河系每被太陽系繞著轉一圈,它們之間的距離就會少2000光年。就現在兩者的距離來說,太陽系再轉13萬圈,這也就是32.5萬億年之後,就會被那個黑洞給抓住,然後被虛無給吞掉。到那個時候,太陽系就啥都不剩了,但是呢,真正的危險可能比這來得還早。

【太陽系的危機】

咱們都曉得,人是有壽命長短的。可沒多少人清楚,太陽其實也有壽命長短。從恒星演化的時間跨度來看,太陽已經步入老年期了。老年的恒星一般會有一連串的特征。第一點,它們的核心燃料開始變少,結果就是能量產生的速度下降了。這就讓恒星漸漸膨脹起來,逐步變成紅巨星。第二點,老年恒星的光譜特征有了改變,放射線的顏色和強度也跟著變化。最後呢,恒星的演化也許會使它們釋放外層物質,進而形成像白矮星那樣的行星狀遺跡。

我們估算太陽內部的核燃料後得知,太陽已經存在了大概45億年,還剩下大約50億年的時間。在接下來的幾十億年當中,太陽核心的氫燃料會慢慢用光,然後就會進入紅巨星階段。等到核心物質都消耗完了,太陽的外層會膨脹起來,變成一個又大又稀薄的瓦斯球,說不定會把包括地球在內的內行星都吞掉。所以說,人類得在這之前找到別的辦法,不然就只能像電影裏那樣帶著地球去流浪了。

【總結】

地球在宇宙裏可算不上安全,就是一顆普普通通的行星罷了。宇宙那麽大,到處都是危險,致命的危險到處都藏著。咱們得有居安思危的意識,早點開發出星際旅行的能力,這樣才能應對可能滅亡的危機。

到現在,人類已經成功探索了太陽系裏的不少行星和衛星。咱們的無人飛船到過火星,還仔細勘測和研究了火星表面呢。另外,木星、土星、水星、金星等行星也被探測過了,也收集到了它們的重要數據。就在前些日子,咱們國家載人月球探測工程登月階段的任務開始進行了,預計2030年之前中國人就能第一次登上月球啦!

科技不斷進步,時代不停發展,我想咱們總有一天能進行星際旅行的,到那個時候,不管是太陽出現危機,還是銀河系中間有黑洞,都威脅不到咱們了。