如果有一个1毫米大小黑洞来到地球,其毁灭过程会是怎样的?

黑洞是宇宙中最极端的天体,也是处于天体食物链顶端的天体,在宇宙中黑洞一切通吃,光吃不拉,就像民间传说的貔貅。

1毫米大小的黑洞,一般是指其史瓦西半径半径1毫米。

黑洞质量虽然都集中在奇点上,但由于奇点是没有大小的,科学的描述为体积无限小,密度无限大,曲率无限高,温度无限高。不管黑洞质量多大,奇点都是无限小的。

但根据黑洞质量大小,会在奇点周边形成一个无限曲率的球状引力场,一旦进入这个引力场范围,一切物质都有去无回,连每秒30万公里的光也无法逃逸。这个黑咕隆咚的球状引力范围就叫史瓦西半径。这个半径是与质量成正比的,质量越大,半径也就越大。

因此黑洞大小一般是指黑洞质量或其史瓦西半径。

史瓦西半径是任何质量都具有的一个临界半径,任何物体一旦缩小到这个半径,就会成为一个无限坍缩的黑洞。这个临界半径的计算方法是上世纪初德国物理学家、天文学家卡尔·史瓦西,根据爱因斯坦广义相对论引力场方程计算,得出的一个真空解。

人们把它称为史瓦西半径,其表达式为:R=2GM/C^2

其中,R为史瓦西半径,G为引力常量,M为物体质量,C为光速。

现在宇宙中生成的黑洞都是大质量恒星演化末期的尸骸。但理论认为,在宇宙大爆炸初期有一些原初黑洞。这些黑洞可能很小,有可能存在史瓦西半径1毫米甚至更小的黑洞。迄今为止,这种黑洞在宇宙中并没有找到。虽然如此,并没有排除其存在的可能性。

那么如果真有一颗1毫米微小黑洞落到地球上会怎样呢?

黑洞再小,也改不了它们好吃的本性。

黑洞是极端天体,是天体食物链的顶端,黑洞通吃任何一切天体,因此再小的黑洞来到地球,地球只有被吃掉的后果。但黑洞吃东西并不像前面一些朋友描述的,会那么的迅速和轰轰烈烈,黑洞吃东西的速度也是与其质量成正比的。

这个大小为1毫米的黑洞,这里就把他理解为史瓦西半径为1毫米吧。史瓦西半径是与质量成正比的。根据公式计算,太阳的史瓦西半径为2952米,地球的史瓦西半径约8.8毫米,这个半径约1毫米的黑洞质量也就是地球约九分之一。

地球质量为5.965×10^24kg,火星质量为6.4219×10^23kg,火星质量约为地球的1/9.4。如果火星成为黑洞,其史瓦西半径约0.9毫米。火星半径为3397km。也就是说一个3397公里半径火星压缩为0.9毫米半径的球,就成了黑洞。

如果是火星接近地球,当然会碰撞,也是惊天动地的。45亿年前地球形成初期,就是因为一颗火星这样大小的天体与地球发生了碰撞,撞歪了地球自转轴,撞出了一个月亮。正是这一撞才给地球孕育生命创造了条件,这是题外话,在此不展开说。

地球与火星的逃逸速度相比,为啥没有与质量比成正比?

我过去多次说过,根据万有引力定律,任何物体的引力大小都是与质量成正比,与距离平方成反比的。黑洞质量与其他天体没有什么区别,因此引力大小没有什么两样。

这样,地球的引力本来就比火星大多了。地球表面逃逸速度为11.2km/s,火星表面逃逸速度为5.02km/秒,从这一点就可以看出地球的引力比火星要大很多。但地球质量是火星的9倍多,既然引力与质量成正比,为什么地球的逃逸速度没有达到火星的9倍呢?这就是因为引力大小还与距离平方成反比,也就是说引力随着距离增大而呈现指数级衰减的。

这个距离并不是指天体表面到表面,而是质心到质心。地球半径为6371km,火星半径为3397km,因此火星表面距离质心比地球将近近了一半,火星引力就呈指数级增加,这样火星虽然只有地球质量的9分之一,逃逸速度却需要地球的近一半。

黑洞史瓦西半径临界与质心距离就更小了,火星的史瓦西半径只有0.9毫米,也就是靠近它时距离质心就只有0.9毫米了,引力还不极端起来?因此,黑洞通吃一切并不是黑洞引力大,而是黑洞视界表面距离质心近的结果。

我们可以按照引力公式来计算一下。

万有引力定律表达式为:F=GMm/r^2

这里,F为引力值,G为引力常量,M和m为两个相互作用的物体,r为物体半径。在计算星球表面引力时,我们将m定为1kg,这样计算出的引力就是1kg质量所受到的引力加速度。

根据公式我们可以计算出,地球表面引力F≈9.8N·m^2/kg^2,作为行星的火星表面引力为F≈3.71N·m^2/kg^2,火星变成黑洞后的表面引力F≈5.29x10^19N·m^2/kg^2,如果要计算天体表面逃逸,适用公式为:v=√(2GM/R)

这里,v为星球表面逃逸速度,G为引力常量,M为天体质量,R为天体半径。根据逃逸速度公式计算,火星的表面逃逸速度为5.02km/s,变成黑洞后表面逃逸速度约30万km/s。因此任何物体一旦进入了黑洞史瓦西半径的临界范围,都只有束手就擒,化为乌有。

这就是说明,当这颗约1毫米半径的黑洞向地球靠近时,在远距离上,其引力和火星一样没什么两样,引力还没有地球大。

但即便是火星接近地球,人类也是灭顶之灾。

我们看看月球对地球的引力就知道了,月球质量只有地球的1/81,却对地球海洋潮汐发生着主要作用,将大海的水往上平均提起了数十公分,最高处的海平面上升十几米。

火星大小质量的天体接近地球,其引力潮汐当然就比月亮要大很多。火星质量是地球的1/9.4,比月球大了约9倍,引力当然大不相同。因此,如果这颗相当火星质量的黑洞到达月球位置,地球生态就不复存在了。

因为这时候地壳已经被引力潮汐拉拽的波浪起伏,断裂崩塌,全球火山海啸已经无法收拾,整个地表已成地狱。随着距离拉近,地壳已经破碎,岩浆在大地迸流,海水蒸发,气浪掀天,整个地球被水汽和烟尘包裹,地球已成为黑暗中燃满了大火的世界。

这些,并不是黑洞才会导致的结果,而是天体质量的引力潮汐。不管这个质量是行星还是黑洞,所导致的结果都是一样的。

当这颗小小的黑洞到达地球很近时,地球早就已经成为一个死球。

当它越来越近时,与地球距离小于火星半径距离时,黑洞的极端引力才开始显出其威力,随之,这个黑洞的引力开始渐渐超过了地球。根据逃逸公式计算,黑洞在距离地球600米左右时,其表面逃逸速度已经超出地球。

这时的地球已经在劫难逃,只有被吞噬的命运。黑洞在地球上空很高位置,接触到地球大气时,吸积就开始了。

这是一个非常小的黑洞,虽然其吸积盘不大,大概也就十来个厘米,但由于黑洞极高的转速,导致吸积盘中粒子的极高温度,吸积盘会迸发出耀眼的光芒,并且辐射出强大的高能射线。

当黑洞靠近地球,其引力影响已经超出地球时,地球开始围绕着这个小不拉几旋转,在旋转中,被黑洞慢慢的吸食。因此,这颗黑洞不会像一些朋友说的“沉入”到地心里,这种想法是认为黑洞是一个毫无引力的物体,只是由于“超重”,才压沉到地心,甚至被地球地心引力捕获留在地心。

它一直会拉扯着地球,在地球表面剥掉地球的皮肤,慢慢细嚼慢咽,整个过程很长很长。

这个黑洞有可能蒸发消失吗?

霍金辐射理论认为,黑洞并不完全字是吃,也会向外辐射一点点物质,但量是极其微小的。这种理论认为,在黑洞边缘会出现正反粒子对,这些粒子对一般会正反相撞很快湮灭。但有一些粒子还没有来得及湮灭,就有一个被黑洞吸收了,而另一个逃逸出了黑洞。

如果这个被吸进黑洞的粒子是一个负粒子,就相当逃逸了一个正粒子,我们宇宙就多了一个粒子的质量,而黑洞就减少了一个粒子的质量。这就是黑洞质量也会蒸发的依据。这种蒸发实际上是粒子级的,很慢很慢的。

一般黑洞的吸积速度比蒸发快了无数倍,因此黑洞只会越长越大,只有当宇宙快灭亡时,没有物质可吃了,黑洞才会在这种蒸发中慢慢消耗殆尽,这个时间需要万亿年以上,有的大型黑洞需要10^100年。因此黑洞蒸发时间长得令宇宙都无法忍耐。

但有一种黑洞例外。

这就是极其微小的黑洞。这种黑洞一般是指粒子级黑洞,在大型对撞机里人工制造的黑洞就是这种黑洞。这种黑洞质量本来就是粒子级,而蒸发也是粒子级,因此蒸发的速度大于吸积速度,当然就很快蒸发了,快得甚至没来得及“看见”。

这或许就是科学家们在对撞机里对撞了无数次,想要捕捉观察到一个人造黑洞而未能如愿的原因吧。迄今为止,霍金辐射依然停留在理论上,并没有得到观测证实。

而本文中毫米级黑洞已经不是那种粒子级微型黑洞了,因为其质量已经有一个火星大小,一个火星是多少粒子?其吸积速度就远远大于霍金蒸发速度了,这种黑洞只能是一个“永久”黑洞了。

但这颗黑洞要吃掉地球费时漫长。

研究认为,宇宙中较小的黑洞,比如太阳质量3倍的黑洞,要吃掉太阳需要数亿年。所以,如果一个1毫米黑洞来到地球,不会像某些人想象得那样一下子就吃掉地球,而是会慢慢的吸食掉。这个过程恐怕也需要亿万年,甚至天荒地老宇宙洪荒也没有吃完。

这似乎与人类和地球生物已经没有一丝关系,因为这个黑洞还在月球距离以前时,地球生物就已经没有活着的机会了。但这并不是黑洞的力量,而是行星相遇的力量,黑洞只不过是到地球清理垃圾而已。

在没有人见证的情况下,这个黑洞会慢慢逍遥的吃掉地球,让自己的身体长到9毫米大小,然后又去吃其他的七大行星,然后吃掉太阳,这时它的身体长到了3000米。

随着身体的增大,它的消化能力也会逐渐加快。这时候,宇宙是不是毁灭了呢?没人知道。如果没有毁灭,这颗黑洞会继续在宇宙中逍遥,收拾垃圾,当遇到更大长老级黑洞时,会投入它们的怀抱,融为一体。

这就是一个1毫米黑洞来到地球的后果。

就此打住,否则越扯越多。

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