为什么地球和月亮分开而二元黑洞却更靠近？

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根据公认的答案，月球是否会远离地球而更靠近太阳？为什么？，由于潮汐力和摩擦力导致能量损失，月球正在从地球退缩。

但是，根据LIGO网站，

随着两个质量绕彼此旋转，它们的轨道距离减小

因为它们失去了辐射吸力引力波的能量。

为什么在地球月球的情况下这些物体分开而在黑洞的情况下却彼此靠近？

如果同时存在两种对立的现象，但在两种情况下却存在另一种对立的现象，那么决定系统命运的因素是什么？

— 努比
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您可能对链接问题的答案有误解。答案告诉您，潮汐力和摩擦力从地球传递能量（从绕轴旋转的角动量传递能量），并将其传递给月球（以轨道角动量的形式）。能量没有丢失（几乎没有）。它只是被转换和运输。引力波将轨道角动量从二元系统中移出，这将使它们移入更狭窄的轨道，尽管仍然有理由要问为什么同一个地月转换不能补偿/应用。

— zibadawa timmy 2016年

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@zibadawatimmy应该是一个答案

— Rob Jeffries

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@RobJeffries我无法解决这个技术问题，这使我不想真正声称要回答：旋转的黑洞是否有足够的旋转动量，并且可以将其转换为轨道角动量（对于另一个黑洞），其速率足以使系统真正解开绑定（尽管有重力波）？我知道存在有限的旋转动量，因此，如果系统仍然受约束，则重力波最终会赢得胜利，并且吸气开始……但是它能不受约束吗？我不知道这是一个容易还是困难的问题。

— zibadawa timmy

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得到它了！月亮后退的原因是它的旋转方向与地球旋转的方向相同，并且地球并未在潮汐作用下被锁定在月球上。在海王星-特里顿系统中，特里顿有一个逆行轨道（在大卫星中是唯一的），因此更接近海王星-来自Universetoday.com/56042/triton

— Gnubie

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以下是潮汐如何将月亮从地球移开：

月亮绕地球旋转，最靠近月球的那一侧和远离月球的那一侧之间的重力有所不同。

这种力的差异趋向于将地球拉成椭圆形，其长轴指向月球。

但是地球也在旋转，这种旋转使椭圆形的轴向前移动，因此椭圆形并不指向月球，而是指向月球的前方。因此地球上有一个颠簸，它永久地位于月球前方。这个颠簸具有质量，它将月亮拉向它，因此月亮被向前拉。月亮将地球拉回来。因此，地球的自旋变慢了，但月亮获得了能量并向地球移动了一点。

月亮也已经减速到同一侧始终面对地球的程度，并且它将像这样保持锁定。

另一方面，引力波意味着从二元体系中释放出能量，并且随着能量的损失，黑洞不断旋转。

黑洞上没有潮汐，因为没有东西可以拉成椭圆形。事件范围不是坚实的表面。黑洞的质量完全集中在奇点上，没有结构会变形为凸起。

— 詹姆斯·K
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黑洞上有潮汐！

— Anixx '16

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黑洞可能会在其他物体上产生潮汐（非常强力的物体，会撕裂类型的潮汐），但黑洞不会使潮汐变形。它有质量，但是没关系。

— James K

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这是一个迟来的答案，但现有的答案都不能正确解释这一点。

正确的解释很简单。在牛顿力学中，潮汐影响使所有在逆行轨道上的物体和在顺行轨道上的那些物体都低于地球同步半径螺旋向内的当量。只有绕轨道前进的物体向地球同步半径以上的方向螺旋向外旋转。我们的月球绕385,000 km绕轨道运行，远高于地球同步半径42164 km。火卫一绕火星运行，半长轴为9377公里，远低于等距同步半径20400公里。当我们的月亮从地球向外盘旋时，火卫一向内向着火星盘旋。

在牛顿力学中，潮汐互锁的对象既不向内也不向外螺旋。广义相对论稍微修改了此动态，使相互潮汐锁定的对象向内旋转。

— 大卫·汉门
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维基百科说，由于潮汐力的作用，月球从地球的退缩速度为每年38.04毫米。可以在此处找到有关如何发生的良好描述（带有图表）。

重力辐射引起的轨道衰减率可以通过确定

\frac{d r}{d t} = - \frac{64}{5} \frac{G^{3}}{c^{5}} \frac{(m_{1} m_{2}) (m_{1} + m_{2})}{r^{3}}

$\frac{\mathrm{d}r}{\mathrm{d}t} = - \frac{64}{5}\, \frac{G^3}{c^5}\, \frac{(m_1m_2)(m_1+m_2)}{r^3}$

大约每年2纳米，或者说小7个数量级。因此，是的，潮汐衰退和通过引力波的轨道衰减都有望发生，但是潮汐衰退的影响要大得多。

— 用户名
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但这是否与OP中两个相互旋转的黑洞趋于靠近的事实相矛盾？

— 天文学家，2016年

究竟！为什么不激发黑洞和中子星也受到潮汐力的影响？

— Gnubie

我喜欢这个答案，因为它比较了每种效应的大小，而不是试图解释其中一种效应。换句话说，所有轨道对都具有产生潮汐力和引力波的潜力，但是OP想要知道为什么一个系统受一个效应的影响大于另一个，而您在这里做得很好。

— 凯利·S·法兰西

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其他答案正确地解释了为什么潮汐力使地球和月球分开，但它们却没有使黑洞分开。但是，我认为还需要解释为什么使两个黑洞向内螺旋的现象不会使月球向地球螺旋状的现象。

实际上，每对旋转的质量都会辐射出引力波。区别在于，只有非常大的质量彼此非常接近地旋转，才能产生足够大的重力波，从而有意义地影响这些质量轨道。

根据https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave#Binaries的描述，由于辐射引力波，一对重物彼此坠落所需的时间为：

t = \frac{5}{256} \frac{c^{5}}{G^{3}} \frac{r^{4}}{(m_{1} m_{2}) (m_{1} + m_{2})}

$t= \frac{5}{256}\, \frac{c^5}{G^3}\, \frac{r^4}{(m_1m_2)(m_1+m_2)}$

让我们将地球和月球的质量及其距离插入该方程式（所有数据均取自Wikipedia的SI单位）：

> G <- 6.674e-11
> r <- 384e6
> mluna <- 7.342e22
> c <- 299792458
> mterra <- 5.97237e24
> (t <- 5/256*c^5/G^3*r^4/(mterra*mluna)/(mterra+mluna))
[1] 1.304925e+33

就是说，如果不放心，辐射引力波将使月球在1.3 * 10 ^ 33秒内坠入地球，即4.13 * 10 ^ 25年或3 * 10 ^ 15倍于当前宇宙年龄。换句话说，在地球和月球的运动中辐射引力波的影响是如此之小-特别是与潮汐之类的其他力量相比-我们不能完全忘记它。

只是为了进行比较，在地球和月球的相同距离处相互环绕运行的两个一等太阳质量中子星将在以下位置彼此坠落：

> msol <- 1.9885e30
> (t <- 5/256*c^5/G^3*r^4/(msol*msol)/(msol+msol))
[1] 2.19985e+14

大约只有700万年，这表明不断变化的质量对结果有很大影响。如开头所述，引力波使成对的恒星对象向内旋转，但它们对绕行星运行的卫星没有明显的影响。

— 佩雷
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实数的极好的答案。希望您早些回答，我能接受您的回答！

— Gnubie

@Gnubie此Meta常见问题解答说：“您可以随时更改接受的答案，或者只是不接受答案。” :-)

— Chappo说SE Dudded Monica

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谢谢您的赞赏，但我认为这个问题实际上由两个问题组成。其他答案正好回答其中之一。我的回答另一个。因此，可接受的答案是正确的。这只是答案的一半，我的是另一半。

— 佩雷