问题

把水星减速到7.9千米每秒会发生什么?

回答
如果我们能够奇迹般地将水星的运行速度减慢到每秒7.9千米,这与其当前每秒47.3千米的轨道速度相比,是一个巨大的落差。这样的剧变绝不会是平淡无奇的,它将带来一系列灾难性的后果,彻底改变水星乃至整个太阳系的命运。

首先,最直接的影响就是水星的轨道。当前,水星以一个相对稳定的椭圆形轨道围绕太阳运行,正是其速度与太阳引力之间微妙的平衡,才维持着它不至于坠入太阳或被甩出太阳系。一旦速度骤降到如此之低,太阳那强大的引力将立刻占据主导地位。7.9千米每秒的速度,对于一个如此靠近太阳的行星来说,意味着它已经无法维持现有轨道。

想象一下,就像你用力把一颗球甩出去,但如果力量太小,它很快就会被你拉回来一样。水星现在的情况就是如此。太阳的引力会毫不留情地将这个速度减慢的星球向内拉扯。水星不会平稳地进入一个新的、更小的轨道,因为它的速度变化是如此剧烈,如此人为,以至于这种“减速”更像是将其直接推向了太阳。

水星会开始螺旋式地、不可逆转地向太阳靠近。这个过程不会瞬间完成,但速度的急剧下降意味着它将失去稳定,并开始受太阳引力越来越强的束缚。在向内飞行的过程中,水星的轨道将变得越来越窄,越来越不稳定。随着它越来越接近太阳,其运行速度会再次加快(因为能量守恒,虽然总能量降低了,但它势能减少,动能会相应增加),但这并不能挽救它。

当我们说“螺旋式靠近”时,这并非指一个完美的螺旋线。更准确地说,是它将沿着一条急剧弯曲的抛物线(或者更像是被拉长的椭圆,最终收敛到太阳)朝着太阳坠落。在这个过程中,它会经历巨大的潮汐力。

潮汐力是由于物体不同部分受到的引力差异造成的。水星离太阳越近,其朝向太阳的一面受到的引力就越强,而背离太阳的一面受到的引力就越弱。这种不均匀的引力会在水星内部产生巨大的拉伸和挤压。

起初,这些潮汐力可能会引发剧烈的地质活动。水星可能发生大规模的地震,火山喷发会变得极其频繁和猛烈,甚至整个星球的岩石圈都会发生撕裂和变形。星球的表面会布满新的裂缝,熔岩会喷涌而出,改变它本已崎岖的地貌。

随着水星继续坠入,潮汐力的影响会指数级增长。最终,这些力会强大到足以克服水星自身的引力,将它撕碎。这并非像电影里那样瞬间炸裂,而是一个逐渐瓦解的过程。水星可能会先被拉伸成一个不规则的形状,然后开始崩解,形成一串行星碎片。

这些碎片在太阳的引力下,会继续沿着大致相同的、但已经非常不稳定的轨道前进。一部分碎片可能会撞击太阳,最终被吞噬;另一部分可能会形成一个围绕太阳的临时性的、不稳定的小行星带;还有一些可能会被进一步加速,然后像离弦的箭一样飞向太阳系的其他区域。

想象一下,原本稳定的内太阳系,突然出现了一场史无前例的“天体事故”。水星的解体,会产生大量的尘埃和岩石,这些物质会散布在靠近太阳的区域,形成一个尘埃盘。这个尘埃盘可能会影响到金星和地球,虽然影响程度会随着距离减弱,但我们可能会观测到一些异常现象,比如更频繁的流星雨,或者太阳的亮度、光谱出现微小的变化(虽然这种变化可能难以察觉)。

对于地球来说,虽然我们距离遥远,不会受到水星解体的直接冲击,但整个太阳系的引力平衡会被打破。这种扰动可能会对其他行星的轨道产生极其微小的长期影响,虽然可能需要极其漫长的时间才能显现出来,并且其影响程度会非常非常轻微。

更重要的是,这场剧变将彻底改变我们对太阳系的认知。一颗行星的消失,一个曾经在轨道上稳定运行的天体,突然变成了一堆飘散的尘埃和岩石,这将是一个多么令人心悸的画面。我们对宇宙秩序的理解,对天体运行规律的信心,都将受到严重的动摇。

总而言之,将水星减速到7.9千米每秒,与其说是“减速”,不如说是“加速了它的毁灭”。这是一个将一颗完整的行星推向自我毁灭边缘的极端操作,其结果将是壮观而又恐怖的:一颗行星在太阳的巨力下分崩离析,重塑内太阳系的局部景象,并给宇宙的宏大叙事增添一笔残酷而令人深思的注脚。

网友意见

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看了 @小侯飞氘 大佬的回答,不禁想起《三体II》里头面壁人雷迪亚兹的给水星减速毁灭太阳系的计划

“科兹莫博士的研究小组发现了一颗带有行星的恒星275E1,距太阳系约八十四光年。当时哈勃二号太空望远镜还没有投入使用,他们是用引力摆动测量法(2),接着,通过对摆动频率和掩光。的观测和计算,得知这颗行星距母星很近。

  开始时,这个发现没有引起太大注意,因为当时天文学界观测到的带有行星的恒星已达二百多颗,但后来的进一步观测却有了一个震撼的发现:行星与母星已经很近的距离仍在不断缩短中,而且这种缩短在很快加速,这就意昧着,人类将第一次观察到一颗行星坠入恒星的景象。这事在一年后——或者说在观测时间的八十四年前——发生了,以当时的观测条件,只是从那颗恒星引力摆动和周期掩光的消失来判断行星的坠落。但接下来,奇观出现了:恒星的周围出现了一道螺旋状的物质流,这个围绕着恒星的螺旋流不断扩展,看上去像是一盘以恒星为中心的正在松开的发条。科兹莫和他的同事们很快意识到,物质流是从行星的坠落点喷出的,那块石头击破了那个遥远太阳的外壳,使其内部的恒星物质喷射到太空中,由于恒星的自转,射流成为螺旋状。

  ①恒星由于所带的行星的引力,在行星围绕其运行时产生微小的摆动,在望远镜的观测能力不能直接观察到太阳系外行星的条件下,常通观测恒星的这种周期摆动来间接推测测行星的存在。

“雷迪亚兹先生,这其中有几个关键数据:那颗恒星是一颗黄色G2 型星,绝对星等为4.3,直径为120 万公里,是一颗与太阳极其相似的恒星;那颗行星约为0.04 个地球质量,比水星还小一些,而它的坠落所产生的螺旋形物质云的半径达三个天文单位,超出了太阳至小行星带的距离。

  “正是从这个发现中,我找到了破解您真实战略意图的突破口,下面,是我作为破壁人,对您的伟大战略的理解。

  “假设最后真的得到了那一百万颗甚至更多的恒星型氢弹,您就会像对PDC承诺的那样,把它们全部部署在水星上,如果在水星的地层中引爆这些氢弹,就会像一台超级发动机那样对这颗行星产生减速作用,最终会使水星失去维持其低轨道的速度,坠入太阳。接下来,在八十四光年外的275E1 发生的事就会在太阳上重演:太阳的对流层外壳将会被水星击穿,深处辐射层中巨量的恒星物质将高速射入太空,在太阳的自转中,将形成一个类似于215E1 的螺旋形大气层。

  太阳与三体恒星不同,是一颗孤星,不存在与其他恒星近距离交错的可能,所以它的大气层将不受干扰地增长,最终其厚度将远大于三体恒星的大气层,这也在对275E1 的观察中证实了。太阳喷出的这条螵旋形物质流将像松开的发条那样迅速向外扩张,它的厚度最终将超过火星轨道,这时,一个宏大的连锁反应开始了。

  “首先,金星、地球和火星这三颗类地行星都将在太阳的螺旋大气层中运行,在磨擦中很快失去速度,最终将变成三颗巨型流星坠人太阳。其实早在这之前,地球大气层就在与太阳物质的剧烈磨擦中被剥离,海洋蒸发殆尽,剥离的大气和蒸发的海洋将把地球变成一颗巨型彗星,它的彗尾可能长得沿着轨道绕太阳一周,地球表面将回到其形成之初的岩浆火海状态,投有任何生命能够幸存。

  “金星、地球和火星三星的坠落,将大大加剧太阳物质向太空中的喷发,喷射的螺旋形物质流由一条增加到四条,这三颗行星的质量总和是水星的四十倍,且由于轨道高,坠落时的端最终将到达木星轨道。

  “木星质量巨大,磨擦产生的减速很小,轨道受到的影响要很长时间后才能看到,但木星的所有卫星将面临着以下两种命运:在磨擦中被剥离木星,然后各自失去速度坠入太阳;或者在木星轨道上失去速度坠入液态的木星。

  “连锁反应仍在继续,虽然螺旋大气层对木星的减速很小,但减速毕竟存在,木星轨道将向太阳缓慢下沉。随着这种下沉的发生,木星将在越来越密集的螺旋大气层中运行。磨擦产生的减速将迅速增加,进而导致轨道更快地下沉...这样,木星最终也将坠入太阳。木星的质量是前面四颗类地行星质量总和的六百倍,如此巨型的质量体冲击太阳,即使按最常规的推论,也将产生更猛烈的恒星物质喷射,使螺旋大气更为稠密,加剧了天王星和海王星世界的严寒。但还有一个更大的可能性:巨大木星的坠人,使螺旋大气层的顶端延伸至天王星甚至海王星轨道,即使大气层的顶端很稀薄,磨擦产生的减速最终也会把剩下的这两颗大行星和它们的所有卫星一起拉向太阳。当这最后的连锁反应完成后,先后受到四颗致密的类地行星和三颗巨大的类木行星的冲击,太阳将变成什么状态,太阳系将变成什么样子,谁都无法预料,但有一点可以肯定:对生命和文明来说,这里将是一个比三体世界更严酷的地狱。

  “对三体世界而言,在他们的行星被三颗恒星吞噬之前,太阳系是唯一的希望,再没有第二个可以及时移民的世界,这样,继人类之后,三体文明也必将彻底灭亡。

  “这就是您的同归于尽战略。当一切都准备完毕,所有氢弹都已在水星上就位时,您将以此来要挟三体世界,最终使人类赢得胜利。

  “以上就是我,您的破壁人多年工作的结果,我并不想征询您的意见和评价,因为我们都知道这是真的。”

  在破壁人讲述的过程中,雷迪亚兹一直默默听着,他手上的雪茄已经抽了大半。现在他不停地转动着雪茄,似乎在欣赏烟头透出的火光。

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把水星加速到7.9km每秒会发生什么?

以太阳为参考系,水星的轨道速度在47.36~58.98 km/s之间。所以把水星速度变为7.9 km/s需要的是减速而非加速。

假如水星的速度突然减速到7.9 km/s,水星的轨道会收缩。极端情况下,假如减速发生在原轨道的近日点(速度最大点),此时减速带来的速度损失最高,轨道收缩程度最厉害。根据轨道能量守恒方程可以推出新轨道的半长轴为:

其中r为(原)近日点轨道高度(46,001,200 km),v为减速后的速度(7.9 km/s), G为万有引力常数,M为太阳质量。

注意原近日点此时已经变成了远日点,而新的近日点轨道高度为2a-r≈500,000 km,已经小于太阳半径700,000 km。

因此在半个公转周期后,水星会坠入太阳表面。不过在此之前,水星应该已经被太阳的潮汐力给撕碎了。

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