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中子星的表面重力有多強
中子星的表面重力有多強
更新时间:2025-04-02 13:46:48

在地球上有一個很常見現象,當一個物體從高空下墜的時候,它的下墜速度會越來越快。而造成這個現象的原因就是地球的重力加速度,通常來講,一個物體的下墜時間越長、高度越高,它的速度就越快。

中子星的表面重力有多強(中子星的表面重力是地球的7000億倍)1

根據這個現象,我們很容易就可以想到,如果一個物體無限地往下掉,它的速度就會無限地增加,随着速度的不斷增加,最終這個物體的速度就應該會超過光速。

這種可能性存在嗎?

考慮到地球的重力加速度約為10米/平方秒,這與光速相差太大,因此,筆者認為,我們不妨用中子星來讨論這個問題,原因是中子星的重力非常的離譜。

中子星的表面重力有多強(中子星的表面重力是地球的7000億倍)2

相關資料顯示,一顆标準中子星的表面重力是地球的7000億倍,其表面重力加速度可達到(7 x 10^12)米/平方秒。

根據科學家的計算,一個距離中子星表面1米的、初速度為零的自由落體,在落地時的速度可達到每小時大約100萬公裡!既然中子星的重力加速度如此驚人,那麼在距離中子星表面更遠的地方,掉向它的物體能超過光速嗎?

先說答案,這個物體是不可能超過光速的,具體且看以下分析。

根據公式,重力加速度g = GM/r^2(在這裡G為引力常量,M為中子星的質量,r為物體距離中子星質心的距離),我們可以看到重力加速度的大小是與距離的平方成反比的。

自由落體與星球質心的距離越大,受到重力加速度就越小,在地球上,因為地球的半徑很大(約為6371公裡)而重力相對較小,所以一般的高度都對重力加速度影響不大。

中子星的表面重力有多強(中子星的表面重力是地球的7000億倍)3

而中子星的結構卻非常緻密,其半徑通常都為十幾公裡,因此在中子星上,自由落體的高度稍微增加一點,其受到的重力加速度就會大幅度地減少。

簡單地講,就是距離中子星一定的距離的自由落體,其受到的重力加速度,要比中子星表面的低很多。

我們也可以從逃逸速度的角度來分析這個問題,在不受外力的幹擾下,當一個物體達到了一顆星球的逃逸速度時,它就可以逃逸到離這個星球無限遠的距離。

中子星的表面重力有多強(中子星的表面重力是地球的7000億倍)4

反過來講,如果一個物體由無限遠的距離,從靜止狀态向一顆星球做自由落體運動時,它能達到的最大速度也就是這顆星球的逃逸速度。

事實上,中子星表面的逃逸速度在理論上的最大值為15萬公裡/秒(光速的一半),也就是說,不管你将物體放在離中子星表面多高的位置,當它從靜止狀态相對于中子星做自由落體運動時,它的速度都是不會超過15萬公裡/秒的。

中子星的表面重力有多強(中子星的表面重力是地球的7000億倍)5

可以看到,這個原理适用于宇宙中所有的天體,現在就有了一個問題,宇宙中還有一種比中子星引力更大的天體,那就是黑洞。在黑洞的事件視界以内,其逃逸速度就達到了光速,這也就意味着在黑洞的内部,可能存在着超光速的現象。

中子星的表面重力有多強(中子星的表面重力是地球的7000億倍)6

但到目前為止,黑洞仍然是我們無法理解的天體,甚至很多科學家都認為我們已知的所有物理規律,在黑洞的内部都可能失效,因此我們這裡就不探讨這個問題了。


好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見`

(本文圖片來自網絡,如有侵權請與作者聯系删除)

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