【導(dǎo)語】黑洞中隱匿著巨大的引力場,這種引力大到任何東西,甚至連光,都難逃黑洞的手掌心。下面是本站分享的地理知識大全:什么是黑洞。歡迎閱讀參考!
什么是黑洞
黑洞中隱匿著巨大的引力場,這種引力大到任何東西,甚至連光,都難逃黑洞的手掌心。黑洞不讓任何其邊界以內(nèi)的任何事物被外界看見,這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它,只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。據(jù)猜測,黑洞是死亡恒星或爆炸氣團(tuán)的剩余物,是在特殊的大質(zhì)量超巨星坍塌收縮時產(chǎn)生的。
因?yàn)楹诙词遣豢梢姷模杂腥艘恢敝靡?,黑洞是否真的存在。如果真的存在,它們到底在哪?
黑洞的產(chǎn)生過程類似于中子星的產(chǎn)生過程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮,發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時收縮過程立即停止,被壓縮成一個密實(shí)的星球。但在黑洞情況下,由于恒星核心的質(zhì)量大到使收縮過程無休止地進(jìn)行下去,中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末,剩下來的是一個密度高到難以想象的物質(zhì)。任何靠近它的物體都會被它吸進(jìn)去,黑洞就變得像真空吸塵器一樣
為了理解黑洞的動力學(xué)和理解它們是怎樣使內(nèi)部的所有事物逃不出邊界,我們需要討論廣義相對論。廣義相對論是愛因斯坦創(chuàng)建的引力學(xué)說,適用于行星、恒星,也適用于黑洞。愛因斯坦在1916年提出來的這一學(xué)說,說明空間和時間是怎樣因大質(zhì)量物體的存在而發(fā)生畸變。簡言之,廣義相對論說物質(zhì)彎曲了空間,而空間的彎曲又反過來影響穿越空間的物體的運(yùn)動。
讓我們看一看愛因斯坦的模型是怎樣工作的。首先,考慮時間(空間的三維是長、寬、高)是現(xiàn)實(shí)世界中的第四維(雖然難于在平常的三個方向之外再畫出一個方向,但我們可以盡力去想象)。其次,考慮時空是一張巨大的繃緊了的體操表演用的彈簧床的床面。
愛因斯坦的學(xué)說認(rèn)為質(zhì)量使時空彎曲。我們不妨在彈簧床的床面上放一塊大石頭來說明這一情景:石頭的重量使得繃緊了的床面稍微下沉了一些,雖然彈簧床面基本上仍舊是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在彈簧床中央放置更多的石塊,則將產(chǎn)生更大的效果,使床面下沉得更多。事實(shí)上,石頭越多,彈簧床面彎曲得越厲害。
同樣的道理,宇宙中的大質(zhì)量物體會使宇宙結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變。正如10塊石頭比1塊石頭使彈簧床面彎曲得更厲害一樣,質(zhì)量比太陽大得多的天體比等于或小于一個太陽質(zhì)量的天體使空間彎曲得厲害得多。
如果一個網(wǎng)球在一張繃緊了的平坦的彈簧床上滾動,它將沿直線前進(jìn)。反之,如果它經(jīng)過一個下凹的地方,則它的路徑呈弧形。同理,天體穿行時空的平坦區(qū)域時繼續(xù)沿直線前進(jìn),而那些穿越彎曲區(qū)域的天體將沿彎曲的軌跡前進(jìn)。
現(xiàn)在再來看看黑洞對于其周圍的時空區(qū)域的影響。設(shè)想在彈簧床面上放置一塊質(zhì)量非常大的石頭代表密度極大的黑洞。自然,石頭將大大地影響床面,不僅會使其表面彎曲下陷,還可能使床面發(fā)生斷裂。類似的情形同樣可以宇宙出現(xiàn),若宇宙中存在黑洞,則該處的宇宙結(jié)構(gòu)將被撕裂。這種時空結(jié)構(gòu)的破裂叫做時空的奇異性或奇點(diǎn)。
現(xiàn)在我們來看看為什么任何東西都不能從黑洞逃逸出去。正如一個滾過彈簧床面的網(wǎng)球,會掉進(jìn)大石頭形成的深洞一樣,一個經(jīng)過黑洞的物體也會被其引力陷阱所捕獲。而且,若要挽救運(yùn)氣不佳的物體需要無窮大的能量。
我們已經(jīng)說過,沒有任何能進(jìn)入黑洞而再逃離它的東西。但科學(xué)家認(rèn)為黑洞會緩慢地釋放其能量。的英國物理學(xué)家霍金在1974年證明黑洞有一個不為零的溫度,有一個比其周圍環(huán)境要高一些的溫度。依照物理學(xué)原理,一切比其周圍溫度高的物體都要釋放出熱量,同樣黑洞也不例外。一個黑洞會持續(xù)幾百萬萬億年散發(fā)能量,黑洞釋放能量稱為:霍金輻射。黑洞散盡所有能量就會消失。
處于時間與空間之間的黑洞,使時間放慢腳步,使空間變得有彈性,同時吞進(jìn)所有經(jīng)過它的一切。1969年,美國物理學(xué)家約翰阿提惠勒將這種貪得無厭的空間命名為“黑洞”。
我們都知道因?yàn)楹诙床荒芊瓷涔?,所以看不見。在我們的腦海中黑洞可能是遙遠(yuǎn)而又漆黑的。但英國物理學(xué)家霍金認(rèn)為黑洞并不如大多數(shù)人想象中那樣黑。通過科學(xué)家的觀測,黑洞周圍存在輻射,而且很可能來自于黑洞,也就是說,黑洞可能并沒有想象中那樣黑。
霍金指出黑洞的放射性物質(zhì)來源是一種實(shí)粒子,這些粒子在太空中成對產(chǎn)生,不遵從通常的物理定律。而且這些粒子發(fā)生碰撞后,有的就會消失在茫茫太空中。一般說來,可能直到這些粒子消失時,我們都未曾有機(jī)會看到它們。
霍金還指出,黑洞產(chǎn)生的同時,實(shí)粒子就會相應(yīng)成對出現(xiàn)。其中一個實(shí)粒子會被吸進(jìn)黑洞中,另一個則會逃逸,一束逃逸的實(shí)粒子看起來就像光子一樣。對觀察者而言,看到逃逸的實(shí)粒子就感覺是看到來自黑洞中的射線一樣。
所以,引用霍金的話就是“黑洞并沒有想象中的那樣黑”,它實(shí)際上還發(fā)散出大量的光子。
根據(jù)愛因斯坦的能量與質(zhì)量守恒定律。當(dāng)物體失去能量時,同時也會失去質(zhì)量。黑洞同樣遵從能量與質(zhì)量守恒定律,當(dāng)黑洞失去能量時,黑洞也就不存在了。霍金預(yù)言,黑洞消失的一瞬間會產(chǎn)生劇烈的爆炸,釋放出的能量相當(dāng)于數(shù)百萬顆氫彈的能量。
但你不要滿懷期望地抬起頭,以為會看到一場煙花表演。事實(shí)上,黑洞爆炸后,釋放的能量非常大,很有可能對身體是有害的。而且,能量釋放的時間也非常長,有的會超過100億至200億年,比我們宇宙的歷史還長,而徹底散盡能量則需要數(shù)萬億年的時間。
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地球自轉(zhuǎn)是為什么?
我們知道,太陽系的幾乎所有天體包括小行星都自轉(zhuǎn),而且是按照右手定則的規(guī)律自轉(zhuǎn),所有或者說絕大多數(shù)天體的公轉(zhuǎn)也都是右手定則。為什么呢?太陽系的前身是一團(tuán)密云,受某種力量驅(qū)使,使它彼此相吸,這個吸積過程,使密度稀的逐漸變大,這就加速吸積過程。原始太陽星云中的質(zhì)點(diǎn)最初處在混飩狀,橫沖直闖,逐漸把無序狀態(tài)變成有序狀態(tài),一方面,向心吸積聚變?yōu)樘?另外,就使得這團(tuán)氣體逐漸向扁平狀發(fā)展,發(fā)展的過程中,勢能變成動能,最終整個轉(zhuǎn)起來了。開始轉(zhuǎn)時,有這么轉(zhuǎn)的,有那么轉(zhuǎn)的,在某一個方向占上風(fēng)之后,都變成了一個方向,這個方向就是現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的右手定則,也許有其他太陽系是左手定則,但在我們這個太陽系是右手定則。地球自轉(zhuǎn)的能量來源就是由物質(zhì)勢能最后變成動能所致,最終是地球一方面公轉(zhuǎn),一方面自轉(zhuǎn)。
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