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從電影流浪地球了解洛希極限

2019/5/13 2:37:22 人評論 次瀏覽 分類:文化長廊  文章地址:http://www.gsipv.com/community/2365.html

近期燃爆院線的科幻電影《流浪地球》,想必大家都看過了吧。(沒看過的朋友請注意,昌暉儀表在下面可能有輕微劇透)
電影《流浪地球》劇照
電影《流浪地球》劇照


片中主要情節都發生在地球飛離太陽,并靠近木星的時刻。
這時地球被木星的引力捕獲,面臨解體。從而發生了大量地震、火山爆發、板塊移動、空氣被木星吸走等一系列危機。
電影《流浪地球》中地球被木星的引力捕獲
電影《流浪地球》中地球被木星的引力捕獲

 
而電影《流浪地球》中反復提到了一個關鍵詞:洛希極限。
洛希極限(Roche limit)是指當一個天體與另一個天體距離近到一定程度時,潮汐作用就會使天體本身解體分散。這個使天體解體的距離的極限值是由法國天文學家愛德華·洛希首先求得的,因此稱為洛希極限。

洛希極限發現者:法國天文學家愛德華·洛希
洛希極限發現者:愛德華·洛希


愛德華·洛希,不僅提出了洛希極限,還提出了洛希模型,用于描述雙星系統中物質的受力和氣流運動狀況。
雙星系統中兩個子星互相繞著它們的公共質心做橢圓運動,系統內物質的氣流運動的受力情況比單星復雜的多,它除了受到兩個子星的引力外,還受到兩個子星互相繞轉的離心力,以及由于轉動慣性產生的科里奧利力。

科里奧利力實際上是一種不存在的力,是為了描述旋轉體系的運動而設定的假象力。是對旋轉體系中進行直線運動的質點由于慣性相對于旋轉體系產生的直線運動的偏移的一種描述。
我們經常利用科里奧利力原理的質量流量計來測量流體,下面這個視頻可以幫助您了解該原理。

地球之所以出現解體危機,主要是因為地球突破了與木星之間的最小距離(也就是洛希極限)

電影《流浪地球》中呈現的洛希極限
電影《流浪地球》中呈現的洛希極限

 
要知道太陽系最美麗的行星(除地球外)就要數土星了,它美麗的光環據科學家推測,原本就是一顆它的衛星。由于軌道衰減等原因,突破了洛希極限的距離,最終被潮汐力撕碎,變成了厚度約20米左右由大量水冰和少量有機懸浮物組成的“光環”。

土星照片

那么我們地球的忠實衛星-月球,是否也會有一天變成我們的光環或者撕碎后墜入地球呢?


我們可以根據洛希極限公式進行計算:
已知地球平均密度5515kg/m3,半徑6376.5km,月球密度3340kg/m3,半徑1737.4km。可算出兩者的洛希極限為9495.6km,如果再減去地球和月球的半徑,那么地球和月球之間的距離小于1381.7km的時候,月球才會解體。

好在月球現在離我們的距離是380000km,而且還在越離越遠,所以我們完全不需要擔心月亮會被地球撕碎(可惜這樣的話,地球也就沒可能擁有土星那樣的光環了)。

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