水底奥秘 一根针以光速撞击地球,会发生什么?地球毫无反应还是消失?


水底奥秘 一根针以光速撞击地球,会发生什么?地球毫无反应还是消失?
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水底奥秘 一根针以光速撞击地球,会发生什么?地球毫无反应还是消失?

地球被普遍认为在四十六亿年前由不断的行星碰撞产生 。 在地球的演化历史上 , 地球经历过许多次大大小小的撞击 , 直至今日 , 地球仍每时每刻都在遭受着小行星的撞击 , 不过我们躲在厚厚的大气层下 , 大多数小行星因为太小了 , 所以不具备穿越大气层的能力 。 只有很少一部分直径超过五十米的行星 , 才有威胁地球安全的能力 。
在历史上 , 最著名的行星撞击地球的案例是弗里德堡陨石坑事件 , 这个产生于20亿年前的陨石坑有两百九十九公里宽 , 是目前发现的最大的陨石坑 。
陨石撞击地球并不是一件有趣的事情 , 它不仅会损害公共建筑 , 而且巨大的陨石撞在陆地上会导致地震、爆炸甚至会引发森林大火 , 如果撞在海洋上 , 也会产生海啸 , 威胁沿海城市及其居民的安全 。
但是如果并不是像陨石那么巨大的物体撞击地球 , 而是一枚细细的缝衣针 , 会怎么样呢?我们都知道 , 针的质量远远小于陨石 , 如果它以普通陨石的速度撞向地球 , 产生的影响一定比陨石小的多 。 那么当一枚针以光速撞击地球 , 地球会消失还是毫无反应?
速度为光速的一根针撞向地球 , 会发生什么?
大气层
地球被一层厚约1000千米以上的气体层包裹着 , 这个气体层被称为大气层 。 地球大气层像一条保温毯一样 , 包裹住整个地球 , 使地球表面的温度相对稳定 。 同时 , 这条厚厚的毛毯对地球也有一定的保护作用 , 一些小陨石会因为摩擦在大气层中就消失了 。
当这枚针撞击地球时 , 会发生什么呢?实际上 , 一枚速度为光速的缝衣针根本穿不过地球上空厚厚的大气层 。 在不忽略摩擦的情况下 , 物体的速度越快 , 摩擦在单位时间内将动能转换为热能的功率越大 , 所以当速度达到一定值时 , 物体就会燃烧起来 。 更何况以光速这样快的速度 , 这枚小小的针在大气层中就会燃烧殆尽 。
光速
光的速度极快 , 约为10的八次方每秒 。 依据我们目前的理论 , 很难实现真正的光速运动 。
其次 , 爱因斯坦的狭义相对论提出 , 越接近光速 , 物体的质量就会成几何倍数增加 , 当速度无限趋近光速时 , 质量就会无穷大 , 所需要的能量也会无穷大 。 因此任何有质量的物体 , 它的速度都不会到达光速 。 由此可知 , 事实上 , 一枚针根本不能以光速运动 。
因此 , 在现实生活中 , 这枚针并不能对我们造成什么实质性的影响 。
若不消耗能量进行撞击呢
如果我们抛开这些现实因素 , 假设这枚针丝毫不受大气层和摩擦力的影响 , 直接以光速撞击到地球上 , 会出现什么情况呢?地球会因此消失吗?
第一个可能 , 由于针是一个质量较小的物体 , 同时物体撞击产生的能量与物体的速度和质量有着密切关系 。 因此我们通过动能公式mv可以大概估算出这枚针的动能在9×10^12J左右 , 如果当它撞击到地面上 , 这些能量会造成半径在四千米左右范围的爆炸 , 这相当于4.3万吨TNT爆炸产生的能量 。
处在这个爆炸范围内的人们会直接死亡 , 而在较远处的人也会被爆炸产生的热浪灼伤 。 然而 , 这个说法并不可信 , 因为当一个物体接近光速后 , 动能定理已经无法正确计算它的动能了 。
第二个可能 , 在刘慈欣的《三体》中 , 提到过一款武器 , 它是通过利用以光速运动的粒子来打击恒星 。 由于这枚针也是以光速运动的 , 按照刘慈欣的假设 , 一枚光速运动的针或许可以毁灭地球 。

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