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黑洞里面是什么？揭秘黑洞吞噬恒星也将吞噬地球之谜
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摘要: 黑洞里面是什么？揭秘黑洞吞噬恒星也将吞噬地球之谜，　“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。　　根据广 ...
& & &黑洞里面是什么？揭秘黑洞吞噬恒星也将吞噬地球之谜，　“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。　　根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。　　而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。　　到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的，等一会儿我们会讲到。　　那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。　　当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。　所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。 质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。　　而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。　　这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。　　而当它的半径一旦收缩到一定程度（史瓦西半径），正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。　　与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。　　那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。　这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。　　在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。　　所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。　　更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。　这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！　　“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。　　不过，这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的讨论。　　黑洞是宇宙的一个组成部分。在那里吸引力非常大，以至于光线都无法从黑洞中逃脱出来。　　在宇宙中每个星体的内部都在进行着激战，一方面是它本身固有的引力，这种引力使星体聚合变小；另一方面则是从星体的内核中释放出来的能量，它竭力要使星体爆炸分解。　　当星体的核能完全释放以后，由于只受引力的作用使星体的体积变小，但重量大的惊人，它周围的引力也会变得十分强大。　　甚至连星体周围的能量也不能从它那极度强大的引力场中逃逸掉，这时的星体就像隐身消失似的，因此在太空中形成了黑洞。　　近年来，天文学家们收集了大量的黑洞证据，其中特别重的黑洞质量是太阳质量的10亿倍，而特别轻的黑洞质量仅是太阳质量的几倍。最近他们发现了一类体积有月球那么大而质量居中的黑洞，其质量为100－10000太阳质量。　　美国航空航天局的天文学家们和卡内基金--梅隆大学的科学家们分别独自研究了旋涡星系的中心区域，前者的研究对象是银河系附近的39个星系，后者则把注意力放在距地球约360万光年的星暴星系M82上，他们同时发现了来自旋进黑洞的气体和尖埃的X射线辐射。　　黑洞是一个宇宙和另一个宇宙的渠道，它只会把这个宇宙的东西吸到另一个宇宙去。
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＞＞＞美国宇航局科学家观测发现银河系内至少有500亿颗行星，若某一行星..
美国宇航局科学家观测发现银河系内至少有500亿颗行星，若某一行星绕其中央恒星做圆周运动周期为地球公转周期800倍，该行星到恒星距离是地球到太阳距离40倍．利用以上数据，可以求出的量有（　　）A．恒星质量与太阳质量之比B．行星质量与地球质量之比C．恒星自转周期与太阳自转周期之比D．行星公转速度与地球公转速度之比
题型：多选题难度：中档来源：苏州二模
行星绕恒星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设恒星质量为M，行星质量为m，轨道半径为r，有GMmr2=m?4π2rT2& ①解得M=4π2r3GT2同理，太阳质量为M′=4π2r′3GT′2行星绕其中央恒星做圆周运动周期为地球公转周期800倍，该行星到恒星距离是地球到太阳距离40倍．故可以求得恒星质量与太阳质量之比，故A正确；B、由于①式中，行星质量可以约去，故无法求得行星质量，故B错误；C、自转周期与本身活动有关，故C错误．D、又由于v=2πrT故可以求得行星运行速度与地球公转速度之比，故D正确；故选AD．
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据魔方格专家权威分析，试题“美国宇航局科学家观测发现银河系内至少有500亿颗行星，若某一行星..”主要考查你对&&万有引力定律的其他应用&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
万有引力定律的其他应用
万有引力定律的其他应用：
万有引力定律：（G=6.67×10-11 N·m2/kg2），万有引力定律在天文学中的应用：1、计算天体的质量和密度；2、人造地球卫星、地球同步卫星、近地卫星；3、发现未知天体；4、分析重力加速度g随离地面高度h的变化情况；①物体的重力随地面高度h的变化情况：物体的重力近似地球对物体的吸引力，即近似等于，可见物体的重力随h的增大而减小，由G=mg得g随h的增大而减小。②在地球表面（忽略地球自转影响）：（g为地球表面重力加速度，r为地球半径）。③当物体位于地面以下时，所受重力也比地面要小，物体越接近地心，重力越小，物体在地心时，其重力为零。5、双星问题：天文学上把两颗相距比较近，又与其他星体距离比较远的星体叫做双星。双星的间距是一定的，它们绕二者连线上的同一点分别做圆周运动，角速度相等。以下图为例由以上各式解得：6、黄金代换公式：GM=gR2。
发现相似题
与“美国宇航局科学家观测发现银河系内至少有500亿颗行星，若某一行星..”考查相似的试题有：
221581151165291906173160287954355408地球的质量是多少？_百度知道
地球的质量是多少？
简单点回答
提问者采纳
地球的质量M为 5.976×1027千克。 地球的基本参数： 平均赤道半径: ae =
米 平均极半径: ap =
米 平均半径: a =
米 赤道重力加速度: ge = 9订盯斥故俪嘎筹霜船睛.780327 米/秒2 平均自转角速度: ωe = 7.292115 × 10-5 弧度/秒 扁率: f = 0. 质量: M⊕ = 5.9742 ×1024 公斤 地心引力常数: GE = 3. ×1014 米3/秒2 平均密度: ρe = 5.515 克/厘米3 太阳与地球质量比: S/E =
太阳与地月系质量比: S/(M+E) =
回归年长度: T = 365.2422 天 离太阳平均距离: A = 1. × 1011 米 逃逸速度: v = 11.19 公里/秒 表面温度: t = - 30 ～ +45 表面大气压: p = 毫巴 表面重力加速度(赤道) 978.0厘米/秒2
表面重力加速度(极地) 983.2厘米/秒2
自转周期 23时56分4秒(平太阳时)
公转轨道半长径 千米
公转轨道偏心率 0.0167
公转周期 1恒星年
黄赤交角 23度27分 地球各圈层结构 地球海洋面积 平方公里 地壳厚度 80.465公里 地幔深度 公里 地核半径 公里 表面积 平方公里
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卡文迪许认为地球的质量约为6×10^24千克
地球的赤道半径ra=6378137m≈6.378×106m，极半径rb=6356752m≈6.357×106m，扁率e=1/298.257,忽略地球非球形对称，平均半径r=6.371×106m。在赤道某海平面处重力加速度的值ga=9.780m/s2,在北极某海平面处的重力加速度的值gb=9.832m/s2，全球通用的重力加速度标准值g=9.807m/s2，地球自转周期为23小时56分4秒（恒星日），即T=8.616×104s。
如果把地球看成质量均匀，并且忽略其它天体的影响，可以通过如下途径计算地球的质量。
方法一、在赤道上，地球对质量为m的物体的引力等于物体的重力与随地球自转的向心力之订盯斥故俪嘎筹霜船睛和，则为5.984*10^24 kg
方法二、在北极，不考虑地球自转，则计算为5.954*10^24kg
方法三、把地球看作质量均匀的球体，忽略自转影响，半径取平均值，重力加速度取标准值。则为5.965*10^24kg
月地距离r月地＝3.884×108m，月球公转周期为27天7小时43分11秒（恒星日），即T月≈2.361×106s，月球和地球都看做质点，设月球质量为m月。
方法四、为6.220*10^24kg
我们脚下的大地是个硕大无比的球体。古希腊时科学家用巧妙的方法测出了它的半径有6400多公里。但是，人们一直不知道这个巨大的球体有多少重？
地球那么大，那么重，用普通的秤来出地球的重量，那是不可思议的。第一，世界上没有这样一杆能称得起地球的巨秤。其次，谁也无法拿得起这杆秤。就算有一个力大无穷的大力士能提得起地球，也无法秤我们的地球，因为那个能够称得起地球的人，站在什么地方去称地球呢？人们总不能站在地球上称地球吧！
1750年，英国19岁的科学家卡文迪许向这个难题挑战。那么，他是怎样称出地球的重量的呢？卡文迪是运用牛顿的万有引力定律称出地球重量的。根据万有引力定律，两个物体间的引力与两个之间的距离的平方成反比，与两个物体的重量成正比。这个定律为测量地球提供了理论根据，卡文迪许想，如果知道了两个物体之间的引力和距离，知道了其中一个物体的重量，就能计算出另一个物体的重量。这在理论上完全成立。但是，在实际测定中，不必须先了解万有引力的常数K。
卡文迪许通过两个铅球测定出它们之间的引力，然后计算出引力常数。两个普通物体之间的引力是很小的，不容易精确地测出，必须使用很精确的装置。当时人们测量物体之间引力的装置用的是弹簧秤，这种秤的灵敏度太低，不能达到实验要求。卡文迪许利用细丝转动的原理，设计了一个测定引力的装置；细丝转过一个角度，就能计算出两个铅球之间的引力。然后，计算出引力常数。但是，这个方法还是失败了。因为两个铅球之间的引力太小了，细丝扭转的灵敏度还不够大。灵敏度问题成了测量地球重量的关键。卡文迪许为此伤透了脑筋。有一次，他正在思考这个问题，突然看到几个孩子在做游戏。有个孩子拿着一块小镜子对着太阳，把太阳反射到墙壁上，产生了一个白亮的光斑。小孩子用手稍稍地移动一个角度，光斑就相应地移动了距离。卡文迪许猛然醒悟，这不是距离的放大器吗？灵敏度不可以通过它来提高吗？
于是，卡文迪许在测量装置上装上一面小镜子。细丝受到另一个铅球微小的引力，小镜子就会偏转一个很小的角度，小镜子反射的光就转动一个相当大距离，很精确地知道引力的大小。利用这个引力常数，再测出一个铅球与地球之间的引力。根据万有引力公式，计算出了地球的重量，即为60万亿亿吨。现代测量的结果为59.76万亿亿吨。
卡文迪许认为地球的质量约为6×10^24千克
地球的质量为6.吨
质量: 5.9736e24 千克
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出门在外也不愁（2010o重庆）月球与地球质量之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他们都围绕地球与月球连线上某点O做匀速圆周运动．据此观点，可知月球与地球绕O点运动线速度大小之比约为（　　）A．1：6400B．1：80C．80：1D．6400：1考点：．专题：．分析：两颗质量可以相比的恒星相互绕着旋转的现象，叫双星．双星问题是万有引力定律在天文学上的应用的一个重要内容．一、要明确双星中两颗子星做匀速圆周运动的向心力来源&&& 双星中两颗子星相互绕着旋转可看作匀速圆周运动，其向心力由两恒星间的万有引力提供．由于力的作用是相互的，所以两子星做圆周运动的向心力大小是相等的，利用万有引力定律可以求得其大小．二、要明确双星中两颗子星匀速圆周运动的运动参量的关系&&& 两子星绕着连线上的一点做圆周运动，所以它们的运动周期是相等的，角速度也是相等的，所以线速度与两子星的轨道半径成正比．三、要明确两子星圆周运动的动力学关系．&&& 要特别注意的是在求两子星间的万有引力时两子星间的距离不能代成了两子星做圆周运动的轨道半径．&&& &&& 本题中地月系统构成双星模型，向心力相等，根据万有引力提供向心力，可以列式求解．解答：解：月球和地球绕O做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自的向心力，则地球和月球的向心力相等．且月球和地球和O始终共线，说明月球和地球有相同的角速度和周期．因此有mω2r=Mω2R又由于v=ωr所以月v地=rR=Mm即线速度和质量成反比；故选C．点评：由于双星和它们围绕运动的中心点总保持三点共线，所以在相同时间内转过的角度必相等，即双星做匀速圆周运动的角速度必相等，角速度相等，周期也必然相同声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。答题：★★★★★推荐试卷
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