[what if]第129期:月亮变黑洞

提问:

如果月亮变成了一个质量相同的黑洞会怎么样?如果月球真的变成黑洞的话,那么“月”食看起来会是怎么样的?

—— Matt

回答:

“不怎么样”以及“不怎么样”。

wpid-14238346549-2015-03-2-16-18.gif

(医生警告说即使是能够阻挡室外紫外线(UCB)的太阳眼镜也只能挡住被太阳镜遮挡的那部分太阳发出的紫外线)

和月球质量相当的黑洞的事件视界大小大约只有一粒砂子那么大。根据我最喜欢的表单之一上的数据,这个黑洞的大小大约介于细砂到中砂之间,因而能够穿过70号及以上(ASTM标准)的筛子。其实吧,我估计月球质量那么大的黑洞能够穿过任何筛子,与此同时顺手把筛子一起毁了,但这又能怎样呢?[1]

由于月球的质量和位置没有发生变化,因而地球上的潮汐也不会受到任何影响。当你飘浮在一个球形物体外面时,它对你的引力大小只与你和它质心间的距离有关,而与质量是集中在球心上还是均匀分布无关。如果太阳被一个与其质量相等的黑洞所取代,地球的公转轨道也不会发生变化,不过地球上的生命可就不一定了。

当月球变得只有一个点那么大的时候,就没有月光了,这会影响所有夜行生物的生物周期。但和人类做的其他事情相比,这都不算什么。月球的存在稳定了地球的轨道,但和月球质量相同的黑洞也能起到相同作用。

变成黑洞的月球会相当不起眼。如果它变得更小些,它会由于霍金辐射而逐渐蒸发,不过和月球质量相当的黑洞从星际空间吸收的能量其实大于它通过霍金辐射释放出来的能量。因而这个黑洞真的就是个“黑”洞。

wpid-14238392287-2015-03-2-16-18.gif

(非实际尺寸,虽然也没差多少)

至少在它不吞噬物质的时候是这样的。在黑洞吞噬任何物质后,它会释放出大量的辐射。在吞噬中的黑洞是闪闪发光的,因为随着大量物质沿着螺旋路径被吸入黑洞,它们会被不断加热,在这个过程中会发出耀眼的光芒。[2]

所幸黑洞的食物也并非那么好找,因而目前为止它不会变得非常耀眼。大部分的时间这个黑洞只会剧烈改变它周围的星际灰尘的轨道——一粒砂子吸走另一粒砂子。[3]

但我们会观察到一个有趣的现象:地球不但变暗了,而且还变冷了,因为月光温暖着地球。对于全球能量平衡来说,这点加热效果微不足道;月光的亮度与阳光相差了五到六个数量级。但它确实起到了一点作用。

测量数据显示全球气温的变化有一个28天的周期;去除其他因素的影响,地球在满月的时候最热。不过差别极小——也就零点几摄氏度——但确实有影响不是么。

不过事实上这个现象并不完全是由于月光在作祟,最主要的因素是在满月时地球离太阳更近一些:

wpid-14238404747-2015-03-2-16-18.gif

(太阳在9千万英里以外)

计算月球反射到地球上的阳光并不如你想象中那么容易。月球确实会反射阳光,但是中间有些曲折。当月球有一半被照亮时,你可能会认为它的亮度是满月时的一半,但其实亮度远远超过。当你把这一点考虑进去时,你会发现还有更加棘手的地方,因为这时候会有一些讨厌的科学问题。[4]除此以外,月球自身还会被太阳加热,然后又以红外线的方式向外辐射热量。

Robert Knox在这篇文章里对月亮对于地球能源收支的影响有着很不错的见解,总的来说就是月球的红外辐射对地球温度的影响是可见月光的约十倍,但由月球引起的日地距离的变化产生的影响又是红外辐射的约十倍。Knox甚至量化地给出了月球对地球辐射平衡的影响——红外辐射形式的月光的存在使得地球的温度升高了0.0012华氏度。

wpid-14238415684-2015-03-2-16-18.gif

在月光消失后,地球的温度将会略微下降。不过鉴于我们向大气层中排放二氧化碳的速度越来越快——这也会影响地球的能量平衡——这点小区别几周之内就会消失。

所以总的来说,把月球变成一个黑洞可能不算什么大事。

除非……它发生在1969年到1972年间的某个时候,这样尼克松就要额外发表这么一篇演说了。

wpid-14238419480-2015-03-2-16-18.gif

(我们把一个人扔到佛罗里达的沙滩上吧。对,就是这个人!)

注释

  • 注1:”neither here nor there”这个说法肯能有些费解,但我觉得这个事实就是没什么用啊。
  • 注2:不过,黑洞吞噬物质的速度也不能太快,因为一旦速度超过一个临界点,它所释放出来的大量辐射会把“食物”吹跑,这个极限叫做埃丁顿极限
  • 如果我们的这个月球黑洞吞噬物质的速度达到了埃丁顿极限,那么它的热量将足以毁灭地球上的任何生命。
  • 注3:就算它吞噬物质的速度和地球——地球有着更大的“吸收面积”——吸收星际灰尘的速率相当,对我们来说也不会有太大的影响。
  • 注4:比如峨眉月比亏凸月亮20%,又比如说月球有点类似于一个角反射器

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Categories