消失的光年(在距离地球50光年发生超新星爆炸会对地球有什么影响)
资讯
2023-11-30
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1. 消失的光年,在距离地球50光年发生超新星爆炸会对地球有什么影响?
一颗十倍于太阳质量恒星,在距离地球50光年发生超新星爆炸会对地球有什么影响?
超新星爆发对于行星的冲击有多大?一颗超新星爆发期间(几周到数月)所辐射的能量大约是太阳一生中辐射总能量差不多!如果在其行星轨道上存在生命星球的话,那么其结局是可以预知的!在科幻片《星际迷航11》中就有非常详尽的描述!
超新星爆发的冲击波直接摧毁了罗慕伦星,这也是本片的开头发生的星舰被攻击的真正原因!当然从理论上看能被超新星直接摧毁的宜居行星应该在红巨星阶段就已经被恒星毁灭了,而在红巨星阶段宜居的行星则还来不及发展出生命,除非他们是移民到这个星球的!
超新星爆发的影响有两种:
一种是冲击波以及恒星物质抛洒的直接影响!
另一种是超新星爆发时的高能辐射影响!
前者是近距离影响,比如本恒星系,后则是远距离,但也不会无限远!因为接收到的辐射比例与距离的平方成反比,而在这个比例下,辐射比例将会大幅缩减,因此影响距离并不会很远,根据测算,一般中等质量的恒星超新星在30光年内爆发,对地球影响是很大的!超新星爆发中的高能辐射比如伽玛射线会导致地球高层大气中的氮和臭氧结合沉降到地表,将地球表面暴露在紫外线等有害辐射之下,将会导致大规模的生物灭绝!
因此在50光年以外对地球影响水平只有30光年处的1/3强一些,因此从理论上看影响并不大!但超新星爆发时从自转轴的两极方向辐射出的伽玛射线水平远高于其他方向,影响距离也远超30光年,因此在50光年范围内的超新星爆发,地球将处在极度危险中,因为标题中没有给出它的自转轴跟地球夹角有多大!
太阳系周围并没有即将超新星爆发的恒星,最近的是距离地球比较近的真实的、即将超新星爆发的恒星-参宿四,它距离地球超过640光年,而且它的自转轴与地球方向角度超过30度!因此我们最后一颗悬着的心也可以放下了!未来的参宿四爆发时人类可以是一个置身事外的看客!
2. 太空中距离5光年的AB两艘飞船?
先来厘清有关概念先纠正题目中的一个错误:按照相对论,具有静质量的物体(飞船)是达不到光速的,即使两个飞船各自以99%的光速相向接近,它们互为参照系的相对速度也达不到光速,这是光速不变原理的体现。这里有个相对论速度叠加公式可以很好地说明:其中u′和v分别是两个近光速飞船相对地面的速度,C为光速,u为两个近光速飞船的相对速度,当u′→C,v→C时,则u→C,因为u′和v永远达不到光速,则u永远也达不到光速。也就是说不存在AB两艘飞船互为参照系以光速接近的情况,只能以近光速接近。厘清这个问题,我们来回答一下问题。
本题的答案先说答案,距离5光年相互以近光速接近的AB两艘飞船都会出现“钟慢尺缩”效应,不过这是个观察者效应。换句话说,钟慢尺缩效应只有与物体有相对运动的观察者才能观察到,物体自己是观察不到的。在本题中只有B飞船才能观察到A飞船发生的钟慢尺缩效应,A飞船自己觉察不到,即B飞船的宇航员会看到(如果能看到)A飞船里的钟表变慢了,飞船运动方向上的尺寸缩短了。同理也只有A飞船才能观察到B飞船的钟慢尺缩效应,B飞船自己觉察不到。实际上只要两个飞船有相对运动,就会有钟慢尺缩,哪怕是其中一个飞船相对于地面是静止的,因为不存在绝对静止的参考系,这才是相对性的精髓。这个效应不是物理和化学上出现的变化,而只是时空相对性的体现。
关于“时间佯谬”看到这里,细心的读者一定会觉得奇怪:AB两个飞船的观察者都发现对方时间变慢了,自己的时间没有变慢,双方的观察结果是矛盾的,那到底是谁对?答案是都没错,这就是著名的“时间佯谬”,又叫“双生子佯谬”,说的是双胞胎的哥哥乘坐近光速飞船离开地球,弟弟则留在地球,根据狭义相对论,他们互相看对方时间都变慢了,但当哥哥乘坐飞船返回地球时,发现弟弟已经老了。这到底是怎么回事?原来这是因为时间的同时性是相对的,哥哥和弟弟由于存在相对速度,因而处于不同的时空,两个事件的同时性没有绝对意义,只存在转换关系,而并没有可比性,时间只是相对于参考系的,如果哥哥乘坐飞船一直匀速直线运动下去,不再返回地球,哥哥和弟弟的时间系统将是各自独立的,他们之间没有可比性,谁也不能说“谁比谁慢”。但现在是哥哥又回到地球,显然哥哥由于加速和减速而转换了几个参考系,最后又来到了弟弟的时空,哥哥就把别的时空的时间膨胀效应带到了弟弟的时空,换句话说,哥哥来到了弟弟的未来。对“双生子佯谬”的现代解释就是两个人的世界线(闵可夫斯基时空的长度)长短不一样,只需狭义相对论就能解释,而无需像以前认为的只能用广义相对论解释。
3. 人类的电磁波在宇宙中能辐射到多远?
电磁波的发现是19世纪人类最重大的发现之一。电磁波首先由英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦首次在1865年预测出来,但是没办法得到证实。直到23年后的1888年,德国物理学家海因里希·赫兹于才在实验中证实存在。
电磁波的形成,肯定是和电磁有关系。电和磁在生产生活中密不可分,比如各种交流电机,直流电机的工作等,是通过电产生磁场,带动中心转子转动。是电生磁。而磁生电最大表现于发电机。
磁波是电磁场的一种运动形态,变化的电流会产生磁场,变化的磁场则会产生电场。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场,这就是电磁场,而电磁波就是变化的电磁场在空间中传播形成。
电磁波的运用相当广泛,通常电磁波涵盖的种类很多,比如无限电波,微波,红外线,紫外线,各种射线,可见光(光也属于电磁波)等等都属于电磁波。
说到这里,生活中能想起运用这些电磁波的东西就太多了,通讯方面就是一大亮点。说到人类电磁波能够在宇宙飞多远?这样说吧,如果不考虑能量损耗,目前人类无限电波飞了130光年。
电磁波速度等于光速,人类掌握电磁波是在1888年,我们就从那时候算起,从地球上首次发出的电磁波到现在确实只飞了130光年,照这么算,在来个几万年估计还在银河系内。如果考虑能量损耗,人类电磁波通讯范围,只有40光年。
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1. 消失的光年,在距离地球50光年发生超新星爆炸会对地球有什么影响?
一颗十倍于太阳质量恒星,在距离地球50光年发生超新星爆炸会对地球有什么影响?
超新星爆发对于行星的冲击有多大?一颗超新星爆发期间(几周到数月)所辐射的能量大约是太阳一生中辐射总能量差不多!如果在其行星轨道上存在生命星球的话,那么其结局是可以预知的!在科幻片《星际迷航11》中就有非常详尽的描述!
超新星爆发的冲击波直接摧毁了罗慕伦星,这也是本片的开头发生的星舰被攻击的真正原因!当然从理论上看能被超新星直接摧毁的宜居行星应该在红巨星阶段就已经被恒星毁灭了,而在红巨星阶段宜居的行星则还来不及发展出生命,除非他们是移民到这个星球的!
超新星爆发的影响有两种:
一种是冲击波以及恒星物质抛洒的直接影响!
另一种是超新星爆发时的高能辐射影响!
前者是近距离影响,比如本恒星系,后则是远距离,但也不会无限远!因为接收到的辐射比例与距离的平方成反比,而在这个比例下,辐射比例将会大幅缩减,因此影响距离并不会很远,根据测算,一般中等质量的恒星超新星在30光年内爆发,对地球影响是很大的!超新星爆发中的高能辐射比如伽玛射线会导致地球高层大气中的氮和臭氧结合沉降到地表,将地球表面暴露在紫外线等有害辐射之下,将会导致大规模的生物灭绝!
因此在50光年以外对地球影响水平只有30光年处的1/3强一些,因此从理论上看影响并不大!但超新星爆发时从自转轴的两极方向辐射出的伽玛射线水平远高于其他方向,影响距离也远超30光年,因此在50光年范围内的超新星爆发,地球将处在极度危险中,因为标题中没有给出它的自转轴跟地球夹角有多大!
太阳系周围并没有即将超新星爆发的恒星,最近的是距离地球比较近的真实的、即将超新星爆发的恒星-参宿四,它距离地球超过640光年,而且它的自转轴与地球方向角度超过30度!因此我们最后一颗悬着的心也可以放下了!未来的参宿四爆发时人类可以是一个置身事外的看客!
2. 太空中距离5光年的AB两艘飞船?
先来厘清有关概念先纠正题目中的一个错误:按照相对论,具有静质量的物体(飞船)是达不到光速的,即使两个飞船各自以99%的光速相向接近,它们互为参照系的相对速度也达不到光速,这是光速不变原理的体现。这里有个相对论速度叠加公式可以很好地说明:其中u′和v分别是两个近光速飞船相对地面的速度,C为光速,u为两个近光速飞船的相对速度,当u′→C,v→C时,则u→C,因为u′和v永远达不到光速,则u永远也达不到光速。也就是说不存在AB两艘飞船互为参照系以光速接近的情况,只能以近光速接近。厘清这个问题,我们来回答一下问题。
本题的答案先说答案,距离5光年相互以近光速接近的AB两艘飞船都会出现“钟慢尺缩”效应,不过这是个观察者效应。换句话说,钟慢尺缩效应只有与物体有相对运动的观察者才能观察到,物体自己是观察不到的。在本题中只有B飞船才能观察到A飞船发生的钟慢尺缩效应,A飞船自己觉察不到,即B飞船的宇航员会看到(如果能看到)A飞船里的钟表变慢了,飞船运动方向上的尺寸缩短了。同理也只有A飞船才能观察到B飞船的钟慢尺缩效应,B飞船自己觉察不到。实际上只要两个飞船有相对运动,就会有钟慢尺缩,哪怕是其中一个飞船相对于地面是静止的,因为不存在绝对静止的参考系,这才是相对性的精髓。这个效应不是物理和化学上出现的变化,而只是时空相对性的体现。
关于“时间佯谬”看到这里,细心的读者一定会觉得奇怪:AB两个飞船的观察者都发现对方时间变慢了,自己的时间没有变慢,双方的观察结果是矛盾的,那到底是谁对?答案是都没错,这就是著名的“时间佯谬”,又叫“双生子佯谬”,说的是双胞胎的哥哥乘坐近光速飞船离开地球,弟弟则留在地球,根据狭义相对论,他们互相看对方时间都变慢了,但当哥哥乘坐飞船返回地球时,发现弟弟已经老了。这到底是怎么回事?原来这是因为时间的同时性是相对的,哥哥和弟弟由于存在相对速度,因而处于不同的时空,两个事件的同时性没有绝对意义,只存在转换关系,而并没有可比性,时间只是相对于参考系的,如果哥哥乘坐飞船一直匀速直线运动下去,不再返回地球,哥哥和弟弟的时间系统将是各自独立的,他们之间没有可比性,谁也不能说“谁比谁慢”。但现在是哥哥又回到地球,显然哥哥由于加速和减速而转换了几个参考系,最后又来到了弟弟的时空,哥哥就把别的时空的时间膨胀效应带到了弟弟的时空,换句话说,哥哥来到了弟弟的未来。对“双生子佯谬”的现代解释就是两个人的世界线(闵可夫斯基时空的长度)长短不一样,只需狭义相对论就能解释,而无需像以前认为的只能用广义相对论解释。
3. 人类的电磁波在宇宙中能辐射到多远?
电磁波的发现是19世纪人类最重大的发现之一。电磁波首先由英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦首次在1865年预测出来,但是没办法得到证实。直到23年后的1888年,德国物理学家海因里希·赫兹于才在实验中证实存在。
电磁波的形成,肯定是和电磁有关系。电和磁在生产生活中密不可分,比如各种交流电机,直流电机的工作等,是通过电产生磁场,带动中心转子转动。是电生磁。而磁生电最大表现于发电机。
磁波是电磁场的一种运动形态,变化的电流会产生磁场,变化的磁场则会产生电场。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场,这就是电磁场,而电磁波就是变化的电磁场在空间中传播形成。
电磁波的运用相当广泛,通常电磁波涵盖的种类很多,比如无限电波,微波,红外线,紫外线,各种射线,可见光(光也属于电磁波)等等都属于电磁波。
说到这里,生活中能想起运用这些电磁波的东西就太多了,通讯方面就是一大亮点。说到人类电磁波能够在宇宙飞多远?这样说吧,如果不考虑能量损耗,目前人类无限电波飞了130光年。
电磁波速度等于光速,人类掌握电磁波是在1888年,我们就从那时候算起,从地球上首次发出的电磁波到现在确实只飞了130光年,照这么算,在来个几万年估计还在银河系内。如果考虑能量损耗,人类电磁波通讯范围,只有40光年。
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