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
片中主要情節(jié)都發(fā)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(fā)生了大量地震、火山爆發(fā)、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
而電影《流浪地球》中反復(fù)提到了一個關(guān)鍵詞:洛希極限。洛希極限(Roche limit)是指當(dāng)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(xué)家愛德華·洛希首先求得的,因此稱為洛希極限。
洛希極限發(fā)現(xiàn)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(tǒng)中物質(zhì)的受力和氣流運動狀況。雙星系統(tǒng)中兩個子星互相繞著它們的公共質(zhì)心做橢圓運動,系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的氣流運動的受力情況比單星復(fù)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(zhuǎn)的離心力,以及由于轉(zhuǎn)動慣性產(chǎn)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(zhuǎn)體系的運動而設(shè)定的假象力。是對旋轉(zhuǎn)體系中進(jìn)行直線運動的質(zhì)點由于慣性相對于旋轉(zhuǎn)體系產(chǎn)生的直線運動的偏移的一種描述。我們經(jīng)常利用科里奧利力原理的質(zhì)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(xiàn)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(xiàn)的洛希極限
要知道太陽系最美麗的行星(除地球外)就要數(shù)土星了,它美麗的光環(huán)據(jù)科學(xué)家推測,原本就是一顆它的衛(wèi)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(huán)”。
那么我們地球的忠實衛(wèi)星-月球,是否也會有一天變成我們的光環(huán)或者撕碎后墜入地球呢?
我們可以根據(jù)洛希極限公式進(jìn)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(xiàn)在離我們的距離是380000km,而且還在越離越遠(yuǎn),所以我們完全不需要擔(dān)心月亮?xí)坏厍蛩核?可惜這樣的話,地球也就沒可能擁有土星那樣的光環(huán)了)。