@ 2015.02.14 , 14:14

WHAT IF: 黑洞月球

提问:如果月球变成一个同等质量的黑洞,如何评价这种事情?如果月球变成了黑洞,那么看月食是怎样一种体验?
——Matt

「谢邀」,「不匿」。先上结论:影响不大。

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医生警告说,常规的防紫外线墨镜,只能抵挡太阳带着太阳眼镜的部分紫外线。

质量和月球差不多大小的黑洞的「事件视界」的尺寸,只有一粒沙子那么大。什么概念呢,根据这份我最喜欢的速查表,它应该能顺利通过美国材料试验学会标准的70号,或更大一点的筛子的网眼……不过既然已经是个黑洞了,应该没有哪只筛子能挡住它。不过这无关紧要(无关紧要吗?我觉得是这样)。

由于月球的位置和质量没有变化,所以对地球产生的潮汐力也没啥变化。当你悬浮在一颗球形天体外,它对你施加的引力,与它的质心是否在其中心和是否是个漂亮的完美球体无关。如果太阳也被换成一个等质量的黑洞,地球的轨道也不会改变,只是住地球上的人,可能日子不会太好过了。

随着月亮塌缩成一个小点,月光荡然无存,这会给众多夜店动物带来巨大困扰。但就以人类圈养牲口,乐当铲屎官的做派,这影响也不会太大。地球轨道有赖于月球的稳定作用,但质量相同,月球变成黑洞以后也不是不能用。

这是一颗非常低调的黑洞。如果它真的再小那么一点,它自己的「霍金辐射」导致的「黑洞蒸散」,就可能把自己给整没了。不过月球质量同等的黑洞,从宇宙辐射背景吸收的能量,确实会大于它辐射出去的能量,这颗黑洞确实是颗黑洞。

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不是真实尺寸,但也差不多了。

如果一颗黑洞正在进食,那么它会爆发出巨大量的辐射,被黑洞吞噬的天体在坠入黑洞的时候变成漩涡状,发出无比耀眼的惨叫(更要命的是,黑洞吃东西不快,因为它一边吃,一边吐,吐出来的辐射冲掉了一部分被吃的东西……这吃相,被称之为「爱丁顿光度 Eddington luminosity」)。

好在月亮黑洞周围能吃的东西不多,开始很长一段时间里,它不会变得刺眼,它会花费巨长的时间拿飘过的宇宙尘埃充饥———嚼一粒沙子吐半颗这样,我们地球人根本不用担心。

但是有一个副作用就是:随着月亮变黑,地球也会变冷,因为「凄冷」的月光,确实在温暖着地球。虽然对于整个地球来说这些能量不算多,月球的半径要比太阳小了5~6个数量级,但它也确确实实在给地球送温暖啊!

观测显示,地球温度以28天为一个波动周期;其他条件不变的情况下,满月的日子里,地球的温度最高。虽然数值上看影响很小,但它也确确实实在给地球送温暖啊!

但要指出的是,这个现象不是因为「月光」,而且在满月的时候,地球这个小贱人贴地人家月球更近了。

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要精确计算月球给地球送来的能量有多少,需要费点劲。月光来自对阳光的反射,但阴晴圆缺差别很大。当月亮只露出半个脸的时候,你可能会认为它的亮度会减半——其实它的亮度比一半还要低。而且计算过程会比想象的还要复杂一些,科学是个讨厌的东西,比如上弦月比残月的亮度高20%,刨去这些问题以外,月球被太阳直射加热过以后,还会以红外线的方式向地球送去温暖。

在 Robert Knox 的这篇文章里,关于月球给地球送了多少温暖的问题有过热烈的讨论。结论是,月球以红外线的方式,向地球投送的能量,10倍于以可见光方式投递的能量。但要比地球在绕太阳轨道上,由于距离太阳远近变化时候产生引力的能量差小10倍。Knox 甚至给出了精确的数值,以红外线方式,月球给予地球的温暖,影响力相当于1.2华氏度的千分之一。

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所以,没有月光的呵护,地球会慢慢地冷下来。但人类朝地球大气排放二氧化碳的速度,在几周内我们就能真正地影对地球能量平衡产生大的影响。

总而言之,这次节目的结论就是:影响不大。

不过,如果这种事情发生在1969年到1972年之间的话,尼克松总统的幕僚们,就不得不再给他准备一次这样的演讲稿了。

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以上。

本文译自 xkcd,由译者 Junius 基于创作共用协议(BY-NC)发布。

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关于文中提到的尼克松从未发表的演讲稿:

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