А если заменить Луну равной по массе черной дырой?

Подробности

Обновлено 11.04.2020 17:40

«В Матрице твоё сознание меняется, но ты по-прежнему остаешься физиком...»

Неверие и сомнения отбрось — очисти свой мозг для осознания нестандартных вопросов!
Присоединяйтесь к научным размышлениям!

Серьезные ответы физика на абсурдные гипотетические вопросы, возникающие порой у взрослых и детей.
Глава из книги "А что, если...?".
Автор: Рэндалл Монро — физик и программист.

Ранее
Оглавление
Далее

Что произойдет, если заменить Луну равной по массе черной дырой? Как будет выглядеть лунное («дырное»?) затмение, если такое возможно?

У черной дыры с массой Луны горизонт событий будет размером с песчинку. А точнее, согласно одной из моих любимых таблиц, «черная луна» будет песчинкой мелкого или средне-мелкого песка и пройдет сквозь просеиватель с ячейками стандартного размера ASTM № 70 или крупнее. То есть такая черная дыра, разумеется, пройдет сквозь любой просеиватель и уничтожит его в процессе, но это ни к селу ни к городу.

Поскольку масса и положение Луны не поменяются, приливы на Земле тоже останутся прежними. Когда находишься поблизости от шара определенной массы, он притягивает тебя одинаково вне зависимости от того, сосредоточена ли эта масса в центре или распределена по всему объему. Если заменить Солнце черной дырой такой же массы, земная орбита не изменится, а вот жизнь на планете — вполне вероятно.

Если Луна сожмется в точку, то исчезнет лунный свет, что отразится на жизненном цикле всевозможных ночных животных. Но на фоне множества других наших достижений это будет мелочью. Луна стабилизирует орбиту Земли, но наша черная дыра наверняка справится и с этой ролью.

Эта черная Луна будет достаточно скромной. Будь она намного меньше, смогла бы испариться благодаря излучению Хокинга, но в действительности черная дыра размером с Луну будет получать больше энергии из фоновой космической радиации, чем отдавать, испаряя элементарные частицы. Так что наша Луна была бы по-настоящему черной.

Масштаб не совсем точный, но близок к натуральному.

По крайней мере, если она чего-нибудь не съест. Когда черная дыра поглощает объект, то испускает колоссальный объем энергии. В процессе «обеда» черные дыры заметно светятся: вихрь вещества разогревается по мере падения внутрь, образуя яркое зарево.

К счастью, космос не изобилует «едой» для черной дыры, поэтому она не будет особенно светиться (во всяком случае, первое время). Бóльшую часть времени дыра проведет, кардинально меняя орбиты соседних пылинок — одна песчинка расталкивает другие.

Но возникнет один любопытный эффект: на Земле станет не только темнее, но и холоднее, ведь лунный свет греет планету. Луна тусклее Солнца на пять-шесть порядков, так что вклад ее света в глобальный энергетический баланс крохотен. Но он есть.

Согласно измерениям, глобальная температура меняется по 28-дневному циклу. При прочих равных Земля больше всего нагревается в полнолуние. Это хоть и крошечная, доли градуса, а все-таки разница.

Однако это явление в основном вызвано не лунным светом. Важнейший фактор — в полнолуние Земля немного ближе к Солнцу:

Расчет излучения от Луны к Земле — непростое занятие. Луна отражает солнечный свет, но вытворяет с ним неожиданные вещи. Когда она освещена наполовину, можно предположить, что она будет вдвое тусклее полной, но Луна значительно тусклее. И как только мы учтем эту проблему, всплывут эффекты куда запутанней, потому что наука коварна. В довершение ко всем странным трюкам видимого света, Луна тоже нагревается от Солнца и излучает это тепло в инфракрасном спектре.

Роберт Нокс приводит результаты глубокого исследования влияния Луны на энергетический баланс Земли в этой статье. Вывод гласит, что инфракрасное тепловое излучение Луны влияет на земную температуру примерно в 10 раз сильнее, чем видимый лунный свет. Тем не менее это воздействие раз в десять слабее эффекта от силы притяжения, которая приближает Землю к Солнцу и отдаляет от него. Нокс даже подсчитал, как это сказывается на земном тепловом балансе — инфракрасный лунный свет обеспечивает планете дополнительные 1,2 миллиградуса по Фаренгейту (м° F).

Без лунного света планета все же потихоньку остывала бы. Правда, если учесть всё растущую скорость, с которой мы выбрасываем в атмосферу CO2 (а это изменяет энергетический баланс Земли), человечество компенсирует эту нехватку за пару недель.

Итак, в конечном счете превращение Луны в черную дыру не обязательно сильно нас затронет.

Источник: Black Hole Moon, chtoes.li, CC BY-NC 2.5

Ранее
Оглавление
Далее