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看到洛希極限這個(gè)詞,可能很多朋友都不是很明白,其實(shí)它指的是兩顆天體可以保持平穩(wěn)運(yùn)行的最短距離,超過(guò)這個(gè)距離,較小的天體就會(huì)被引力拉碎分解,成為較大天體的星環(huán)。 ![]() 宇宙間的星球等天體大都是在圍繞更大質(zhì)量的天體運(yùn)行中,比如衛(wèi)星都在圍繞行星運(yùn)行,而行星也都在圍繞恒星運(yùn)行,無(wú)論是衛(wèi)星與行星,還是行星與恒星,由于引力的存在,當(dāng)它們的距離太近的時(shí)候,其遠(yuǎn)端和近端承受的引力差并不相等,因此都難以再穩(wěn)定的運(yùn)行,通常將質(zhì)量較小的星體就會(huì)因?yàn)檫h(yuǎn)端與近端承受的引力差不同而解體,但是由于這顆星體也有一定的速度,這種勢(shì)能會(huì)使得星體并不會(huì)立即墜落到星球表面上,于是解體的星體物質(zhì)就會(huì)彌漫在大質(zhì)量星體的周?chē)?,形成星環(huán)。 ![]() 天文學(xué)家們很早就推理出了這種物理現(xiàn)象,法國(guó)天文學(xué)家愛(ài)德華·洛希就認(rèn)為當(dāng)一個(gè)天體和第二個(gè)天體的距離為洛希極限時(shí),天體自身的重力和第二個(gè)天體造成的潮汐力相等,這個(gè)距離是以?xún)深w天體的中心算起的,而并非由天體的表面算起,因?yàn)樾乔虻拿芏榷际遣煌?,需要參考的多是星體的質(zhì)量,而不是其體積。 ![]() 不過(guò)通常密度越大的天體,其在洛希極限上變形的可能性就越小。愛(ài)德華·洛希是第一個(gè)計(jì)算出這種極限距離的人,因此這個(gè)極限距離也被稱(chēng)之為洛希極限。當(dāng)兩個(gè)天體的距離少于洛希極限時(shí),小質(zhì)量體天體就會(huì)傾向于碎散,繼而成為另一個(gè)天體的環(huán),結(jié)果并不一定是會(huì)形成行星環(huán),也會(huì)有其他種類(lèi)的情況發(fā)生。 ![]() 比如當(dāng)行星與恒星密度相等時(shí),那么其洛希極限一般等于恒星赤道半徑的2.44倍,但這種現(xiàn)象在衛(wèi)星與行星上更為常見(jiàn),也是很多行星有行星環(huán)的原因。如太陽(yáng)系中的土星、木星、天王星、海王星都有自己的星環(huán),主要就是因?yàn)閼?yīng)有天體在洛希極限上碎裂,然后這些星體物質(zhì)在行星附近鋪展開(kāi)來(lái),形成了行星環(huán)。 ![]() 那么月亮和地球會(huì)這樣嗎?一般認(rèn)為兩者的洛希極限是地球赤道半徑6378.14×2.44=15562.66,再減去兩者的半徑,大概為7446.5公里,也就是說(shuō)兩者表面相距7446.5公里的時(shí)候,才會(huì)因?yàn)榈竭_(dá)了洛希極限導(dǎo)致月球解體,但是兩者的密度又是不同的,月球的密度比地球要小,再考慮到兩者的質(zhì)量差異,有人認(rèn)為兩者的洛希極限為9496公里,這樣再減去兩者的半徑,就是說(shuō)兩者的表面距離將只有1380公里時(shí)才會(huì)導(dǎo)致月球解體,這距離近的有點(diǎn)嚇人了。好在月球距離我們?cè)?8萬(wàn)公里之外,而且正在逐漸遠(yuǎn)離地球,所以完全不用擔(dān)心月球會(huì)接近地球的洛希極限而解體成為行星環(huán)。 ![]() 不過(guò)有些星體在接近或超過(guò)洛希極限的時(shí)候并非就一定會(huì)形成行星環(huán),這和星體本身的密度、結(jié)構(gòu)也是有關(guān)系的,有時(shí)候星體也會(huì)在較強(qiáng)的勢(shì)能作用下脫離所圍繞運(yùn)行的星體的引力,但有的時(shí)候則會(huì)由于勢(shì)能較弱或者距離太近而墜落到星體上。 ![]() 比如1994年蘇梅克·列維9號(hào)彗星和木星相撞的事件,其實(shí)還在1992年7月8日的時(shí)候,蘇梅克列維9號(hào)彗星就因?yàn)檫_(dá)到了木星的洛希極限而被木星拉碎成了很多碎塊,但是由于這個(gè)時(shí)候彗星的勢(shì)能還比較大,所以它并未立即形成木星的行星環(huán),于是圍繞著木星在原有的軌道上又跑了一圈,到了兩年后的1994年7月16日的時(shí)候,它又來(lái)到木星的近地點(diǎn),然而這個(gè)時(shí)候它距離木星又太近了,所以這些彗星碎塊兒全部墜落到了木星上,并未形成木星的星環(huán)。 ![]() ![]() 那么很多人造衛(wèi)星、空間站等航天器都距離地球非常近,為什么沒(méi)有因?yàn)槲挥诼逑O限而被拉碎呢?這是由于航天器的質(zhì)量和體積都太小,物體的近地端與遠(yuǎn)地端所受到的引力影響差別不大,所以也就不會(huì)被拉碎了。 |
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