洛希极限是指两个质量差距悬殊之间天体存在的一种特殊距离值。当这两个天体接近到一定距离时,质量较小的天体就会受到质量较大天体潮汐力影响使自身解体的现象。因为这个特殊
2019年春节上映的科幻电影《流浪地球》着实让科幻迷们过了一把科幻瘾。该片的恢弘场景震撼人心,也蕴含了大量的科学知识,其中有一个反复提及的名词“洛希极限”想必大家也记忆深刻。那么,什么是洛希极限呢?洛希极限是19世纪法国天文学家E.A.洛希根据万有引力与牛顿第二定律计算得出的星球的卫星解体的临界极限距离。
要弄清楚洛希极限,我先从推导出洛希极限的两个基本物理定律讲:
1、万有引力定律:
万有引力定律是牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首先提出的。其描述为自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,可以用以下公式计算:
其中G代表引力常量,其值约为6.67×10-11 N·m²/kg²。
2、牛顿第二定律:
物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。该定律是由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中提出的。牛顿第二运动定律和第一、第三定律共同组成了牛顿运动定律,阐述了经典力学中基本的运动规律。
3、洛希极限:
如上图,当一个质量为m,半径为r的球体靠近一个质量为M的球体时候,可以根据万有引力即牛顿第二定理我们可以得出:
即当球体m靠近大球体M一边的物体m1的加速度大于球体m远离大球体M一边的物体m2的加速度时,球体两边的物体因为加速度大小不一样,就会逐步被“拉扁”,并破坏球体原有的结构,最终导致球体m解体。
上式化简后得:
所以只要知道大球体的质量M,小球体的m即其半径,带入上式就可以求得洛希极限距离R。
综上所述我们可以知道,天体在靠近大质量的星体时,会由于引力造成的天体破坏,而洛希极限就是这个天体达到临界破坏时距离大质量星体的距离。所以笔者在做科普的时候,经常想说的:“科学概念本来就很难理解,但是我们的科学家,尤其西方科学家们,为了体现自己在科学中的贡献,经常把科学概念用自己的名字定义,导致大家更难理解。比如我说毕达哥拉斯定理有几个知道?但是如果叫勾股定理是不是更通俗易懂;同样我一直呼吁科学界应该把牛顿三定律叫力学三定律,欧姆定律叫电压电阻定律,洛洛希极限叫破坏极限等等,会不会更通俗易懂?”难道非要叫“洛希极限”才显得高大上。
顺便吐槽一下,本人在2018年初的时候,参加中国科学院理论物理研究所的讲座(打酱油),整个会场没有一个外国人,全部都是中国的院士、中国科学院的博士,拿着中国的科研经费,而全程都有英语,包括论文、讲座、交流!难道中国的科研经费研究出来的结果首先得让“洋大人”看懂,国人看不看的明白不在这些院士、博士考虑范围之内,这也是我做科普的动力之一,总得有人出来把高深的前沿科学“翻译”成国人明白的、听得懂语言。
最后谢谢大家,这里是白说世界,用数学的思维,科学的方法跟大家一起对文化知识追本溯源。原创不易,如果大家对我的观点有不同的想法,请在评论区留言交流;你若关注、我必回应,互关互动!