为什么光不能从黑洞中逸出?


Answers:


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黑洞有一个事件视界,它“标志着不归路”。因此,是的,光线无法从黑洞中逸出。

为什么?好吧,想想“时空结构”。我认为,这是了解此处工作物理的最简单方法。

通常,面料看起来像这样:

布
(来源:whyfiles.org

但是,黑洞的引力太大,以至于可以说它“撕裂”了时空结构:

黑孔面料
(来源:ddmcdn.com

当光线撞击到这巨大的重力区域时,它根本无法发出光线-光线沿着织物“行进”,并且由于织物中有裂痕,因此可以说它只是消失了-它成为奇异性的一部分。

当然,这是一种简化,但是足以理解该现象背后的至少一部分物理学。


事件视界本身的时间膨胀效应是否足以防止光逸出?还是仅是其中的一小部分将光捕获在黑洞中?
Mark Rogers

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这太可怕了。时空结构卡通中没有任何东西可以解决地平线及其重要意义。这实际上无关紧要-您正在回答类似“东西落入黑洞后会发生什么情况?”之类的问题。代替。
Stan Liou 2013年

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我喜欢从逃逸速度的角度来考虑。

逃逸速度是逃避给定对象的引力所需的速度。对于地球,该速度为11.2公里/秒(34马赫!)。当火箭从地球上发射出去时,它们没有试图达到某个特定的高度或高度,而是试图达到某个特定的速度,即逃逸速度。

火箭一旦达到11.2基普*,便达到完全离开地球所需的速度。如果火箭无法达到该速度,则无论其高度如何,它都会掉回地球。(您可以想象一个神奇的气球,它将您缓慢地带入太空,经过ISS和大多数卫星,然后您放开:由于行进速度不够快,您将跌倒,经过所有卫星,并且撞向大地。)

较小的引力体(如月亮)具有较小的逃逸速度。这就是为什么月球着陆器能够在如此小的上升阶段离开月球的原因,与离开地球所需的巨大土星五号相比,它们只需要以2.4 km / s的速度前进。

土星V与登月模块 月球上升模块

为了逃避太阳,您必须以617.5公里/秒的速度前进!

对我们来说幸运的是,光速超过617.5 kips,因此我们能够看到太阳上产生的光。但是,随着物体质量的提高,逃逸速度最终将达到或超过光速299792 km / s。在那个时候,甚至光线本身都无法以足够快的速度逃避重力,并且总是会被拉回黑洞。

*简称“ lometers p小号的Econd”


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地球逃逸速度为11.2kps;但是,这适用于抛出的对象;您必须以11.2kps的速度扔石头(忽略大气阻力),以使其离开地球而不后退;但是,如果您的岩石具有可以施加推力的引擎,则它可能以更低的速度离开地球。它能够施加推力的时间越长,离开时可以走得越慢。
jmarina 2013年

jmarina,这很有趣,我还没听说过。您介意提供包含更多信息或所描述效果名称的链接吗?
brentonstrine

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@jmarina是正确的,但解释更有趣。 逃逸速度实际上会随着您要逃避的身体的距离而降低。例如,在9,000 km处,逃逸速度约为7.1 km / s。原因是,如果您要以仅错过地球为目标的速度,那么您会从跌落中获得额外的速度。而且,虽然太阳在太阳表面的逃逸速度 为617.5 km / s,但在地球轨道处仅为42.1 km / s。
詹森·古玛

知道了 逃逸速度是从重力引力中返回时“自由”速度的因素(但倾斜角度足以错失行星)。那正确吗?
brentonstrine

@brentonstrine您提到的从重力辅助中获得的自由速度:www2.jpl.nasa.gov/basics/grav/primer.php地球的轨道速度约为30km / sec,它的变化速度低至29kps,因为轨道并不是一个精确的圆,实际上,在冬季北部,我们离太阳更近,而在夏季,我们离太阳更远约一百万公里。nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet
jmarina 2013年

2

别忘了,如果黑洞的质量小于当前黑洞的稳定质量(3个太阳质量),它就会蒸发-将其质量转换为辐射,在这种情况下,它将发出光,主要是X射线和伽玛射线,随着黑洞质量的降低,它会以增加的速度增加,直到整个黑洞变成硬辐射的闪光。

http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation

但是,这种光是以最基本的能量形式逃逸的黑洞的质量。


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