《流浪地球》中提到的“洛希極限”是什么

近期電影《流浪地球2》火爆上映，不知道大家有沒有好奇電影中提到的“洛希極限”這個概念？

我們都聽說過一句話，“距離產(chǎn)生美”，人與人之間保持一定的距離，這樣關(guān)系才不會搞糟。不只是人際交往的關(guān)系是如此，宇宙中天體之間也是如此。

星星之間無“好友”。宇宙中的各大天體，在自己的既定軌道中進(jìn)行周期性運(yùn)轉(zhuǎn)。天體與天體之間也像是小區(qū)中的各大住戶一樣，它們雖然看上去十分友好，而且共同都構(gòu)成了美麗的天空，在夜晚時還會形成非常夢幻的景色，但實(shí)際上它們各自之間都保持了一定的距離，如果超出了各自的穩(wěn)定范圍，就會相互“掐架”。

天體與天體之間掐架的方式有很多種。洛希極限只是其中一個表現(xiàn)形式，那么洛希極限為什么會被稱之為是可怕的天文現(xiàn)象呢？它到底是怎么產(chǎn)生的，而它又是什么意思？

1860年，一位叫做愛德華·洛希的天文物理學(xué)家，他通過長期研究就發(fā)現(xiàn)自己從來沒有看過哪個星星與另一個好朋友是“手拉著手”出現(xiàn)在天空中的。也就是說，無數(shù)的天體都會在自己的“一畝三分地”內(nèi)運(yùn)行著。即便是木星它有個行星環(huán)，但那些行星環(huán)又不是天體，最多只能算是宇宙塵埃。

于是洛希就覺得非常奇怪，為什么星星之間不可以“手拉手”呢？究竟是什么原因?qū)е滤鼈儾荒苋绱擞H密的呢？經(jīng)過長期論證，他研究出了一個定理叫做洛希極限。它的意思是指：某個天體的引力與另一個天體造成的潮汐力相等時的距離。這聽起來好像平平無奇，但實(shí)際上洛希極限還是比較可怕的。它也被很多物理學(xué)家認(rèn)為是每個宇宙天體保證自己運(yùn)行安全界限的一條法則。

所謂洛希極限是指一個天體（一般是較小的）被另一個天體的潮汐力作用，小天體被大天體撕碎的一種極限值（往往是指它們之間距離上的極限）。換言之，洛希極限是一個天體自身的重力與第二個天體造成的潮汐力相等時兩者之間的距離。如果兩者之間的距離小于這個洛希極限值，那么較小的這個天體就會被傾向于碎散或被“撕裂”，繼而成為母天體的環(huán)。

根據(jù)廣義相對論，行星之間互相的引力作用會隨著距離的縮短而增大，也就是二者離得越近引力強(qiáng)度越大。那么自然，天體之間的相對面要比背對面受到的引力作用大一些（想象一下，天體a之于天體b的最近端和最遠(yuǎn)端兩個點(diǎn)距離的差，就是過這兩點(diǎn)的天體的“直徑”）。這時遠(yuǎn)近兩端受到的引力差就被稱作“潮汐力”，也叫“差動力”。地球上的潮汐現(xiàn)象就是受到地月系統(tǒng)之間的潮汐力造成的。

洛希極限分為剛體的洛希極限和流體的洛希極限。從字面就可以理解，剛體是不能變形的物體，而流體是可以自由變形的物體。因?yàn)榱黧w可以變形，所以流體的洛希極限大于剛體的洛希極限。

眾多的天文學(xué)家在經(jīng)過論證后發(fā)現(xiàn)，想要理解洛希極限所造成的惡劣結(jié)果，最好的案例就是去研究土星。

原來土星的質(zhì)量雖然非常龐大，但實(shí)際上土星之前可是沒有行星環(huán)的。那么現(xiàn)在人類觀測它的時候，為什么會發(fā)現(xiàn)它有一層美麗的環(huán)帶呢？

科學(xué)家認(rèn)為，曾經(jīng)那些圍繞著土星運(yùn)行一個小天體，就是因?yàn)橥黄屏穗p方的安全距離，最后觸碰了洛希極限的安全定律，最終導(dǎo)致質(zhì)量小的那些天體會被土星的引力給撕得粉碎。

當(dāng)然，它們不會形成微小粒子而是會淪為宇宙塵埃，并在引力作用下，慢慢變成了土星環(huán)中的一員。

各大星系之間或各大星體之間都會有自己的運(yùn)行方式和規(guī)律。它們似乎都像是在遵循游戲規(guī)則一樣，在自己的安全環(huán)境下做著自己的事情。洛希極限也許只體現(xiàn)了宇宙運(yùn)行法則的一個規(guī)律，相信在未來的科學(xué)探尋中，人類將會發(fā)現(xiàn)或摸索到更多有趣的天文現(xiàn)象。