有没有罗氏极限可以“感觉”到的轨道?


Answers:


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罗氏极限发生在试图将物体拉在一起的物体的重力小于潮汐力(试图将物体拉开)的地方。

但是,宇航员不受重力的束缚,而是受其原子之间的电磁相互作用的束缚。与电磁相互作用相比,宇航员自身的重力可以忽略不计。

但是,影响宇航员的潮汐力需要进行一些计算。我们可以得出围绕点状物体()的重力加速度的公式,我们得到F=GMr2

dFdr=2GMr3

(由于明显的原因,我们可以忽略该标志。)

这里是万有引力常数,是体的质量,和是距离。GMr

替换太阳的值,我们得到。26.67101121030(7108)37.78107m/s2m8108gm__

更清楚地讲,如果我们将太阳绕着其表面公转,则大约2m长的宇航员会感到他的头和脚被拉开了重量。如果是宇航员,那么它在地球上的重量克。1.6107g70kg0.0112

宇航员不会感觉到它,但不是很灵敏的传感器已经可以测量它了。


该计算有时使用表示“克”,以质量为单位,而表示加速度(非标准)。gg


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忽略了显而易见的事实,即接近太阳的任何宇航员或仪器当然都会立即蒸发……
Darrel Hoffman

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@DarrelHoffman太阳会发出 6000K的热辐射,这很难但并非无可避免。我认为可以采取一些强有力的防御措施,例如精心打磨的钨镜,再加上背后的一些冷却装置。派克太阳探测器将在太阳附近达到8个太阳半径。
peterh-恢复莫妮卡

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罗氏极限是施加在绕行物体上的潮汐力足以克服该物体自重的地方。

宇航员的“自重”很小。我们可以将其估计为,其中是宇航员的质量(+设备),是宇航员的大小(高度)。假设 kg, m,则自重全部力为 N。这是一个很小的力,无法感觉到。中号ħ 中号= 100 ħGM2/4h2MhM=100h=24×108

这种计算的问题在于,宇航员不会因自身重力而束缚在一起,并且在罗氏极限处的潮汐场对实际上由原子力束缚在一起的小物体的影响微不足道。

为了体验可以在宇航员规模上感觉到的海潮场,比如说大于10 N(想象一下,从脚踝上悬挂1千克重物到地球上),您必须离重力源更近。

潮流场的缩放比例为,其中现在是大质量物体的质量,是您到其中心的距离。假设质量是固定的,那么您将需要比罗氏极限值近600倍才能感觉到潮汐力。对于太阳系天体(包括太阳和木星),这将让你以及里面那个身体,这是不可能的,在任何情况下,我们不能假定固定在这种情况下,因为它是大众内部是计数。 m r m rm/r3mrmr

宇航员“感受到”潮汐力的唯一方法是接近一颗紧凑的恒星-高密度中子星,白矮星或黑洞。在那里,您可以产生非常强的潮汐场,并且由于它们紧凑,因此宇航员可以足够靠近以感觉到它。


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扩展彼得的答案,我们可以尝试找出航天员绕轨道飞行时应如何感觉到潮汐力的天文物体。

对于需要多大的潮汐力,我没有任何可靠的数据。但是,通过大幅度简化,我们可以非常粗略地模拟宇航员的上身和下身,因为两个质量相距约1米。对于70公斤的宇航员,在每米的潮汐力(其中是重力加速度)下,这两个35公斤质量之间的拉力差为。这些力会拉长宇航员的腰部,并且显然很明显(也许也会减弱十倍的力,但我会坚持)。0.1·gg0.1·35kg=3.5kg0.1m1·g

根据彼得的公式:

r=2·G·M0.1m1·g3

对于1太阳质量的对象:

r=2·6.67·1011·2·10300.1·g3=6481168m=6481km

当宇航员的头或脚指向物体时,绕着太阳大小的质量绕地球半径移动的轨道显然会感觉到潮汐力。当然,物体必须是黑洞或中子星才能适合轨道内部。

对于更大的物体,轨道可能会更大,但鉴于质量在立方根内,半径会非常缓慢地增长。


为此,您不需要黑洞。中子星就足够了(典型质量:一个太阳质量,典型半径:10 km)。
马丁·邦纳

@MartinBonner谢谢。添加了中子星。
佩雷

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也可能是指尼文的中子星
DJohnM

@DJohnM ack你忍了我。很抱歉张贴我对OP的评论
Carl Witthoft

@DJohnM我不了解Niven中子星的提法?
忽略好巨魔。
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