Q1:漫画《海皇再起》里,开篇已介绍:涅墨西斯的分身小行星降落解体成陨石雨的时间是十个小时。假设这是物理事实。已知:小行星是一颗岩石质小天体(密度取 3200 kg/m³),像月球一样是光滑球体,刚体,不是松散岩石堆,有肉眼可见的缓慢自转,初始速度为零,从涅墨西斯让它出现的起点开始朝向地球自由落体,十小时后进入洛希瓣解体。用天体物理知识计算它的起始点到地球的距离以及解体时距地面的高度。忽略太阳、月球等其他天体的影响。假设如果不解体,撞击中心在希腊沿海某处。
解:起始点到地心的距离:约 77,636.56 km
解体时距地心的距离(洛希极限):约 18,637.86 km
解体时距地面的高度:约 12,266.86 km
Q2:按照剧中描述,这颗小行星刚出现时,视直径与满月差不多。取满月视直径的平均数,计算一下它的实际大小和质量。假如它不解体,直接撞击地球的话,释放的动能是多少?
解:小行星视直径与满月相当(30角分),结合此前计算的起始距离约 77,636.56 km,可推得其实际直径约为 672.6 km
质量 约为 5.08 × 10¹⁹ kg(即约508亿亿吨)
若不解体撞击地球,释放动能约为 1.14 × 10³⁰ 焦耳,相当于 2.73 × 10¹⁴ 百万吨TNT当量,约为 恐龙灭绝级撞击事件(希克苏鲁伯)的210万倍,足以完全汽化地壳、蒸发海洋,导致地球结构性解体,属于“行星毁灭级”事件。
Q3:即使按照剧情解体为陨石雨,坠落地表也会造成严重自然灾害。请按时间顺序列出它会造成哪些灾害。已知:剧情里坠落到印尼附近海域的陨石足以造成海啸,解体后陨石大小就以这个尺寸为准。
解:0-5min火球,冲击波;
5-10min强风,次声波,热风风暴;
10-30min海啸;
1-12h尘云,短期降温;之后是酸雨、光合作用停止、洋流紊乱、持续低温状态等。但不会直接引发全球性地震、火山大喷发或海洋蒸发见底,但会触发局部地质扰动和极端气候灾害。
Q4:如果按照物理原理,计算以下各方式各需多少能量,以及处理之后可能的后果包括哪些。(1)在洛希极限处粉碎之,使碎片在大气中完全烧毁,不落地。(2)在洛希极限处彻底粉碎之(达到原子的水平)。(3)不让它解体,把它作为一个整体推向月球。(4)不让它解体,把它作为一个整体推向木星(这个方案参考苏梅克-列维彗星)。(5)不让它解体,把它作为一个整体推向太阳。
解:(1)所需能量约 1.5×10(29)J,由于总动能不变,能量仍会以热、光、冲击波形式释放;
(2)所需能量约 3.0×10(30)J,且释放的X射线与伽马辐射将瞬间摧毁地球电离层;
(3)所需能量约 2.1×10(27)J,会破坏月球轨道稳定性;
(4)所需能量约 5.0×10(27)J,对地球无直接影响(但是有的计算显示会影响木星清扫保护内太阳系的能力);
(5)所需能量约 3.2×10(27)J,无外部影响。
Q5:物理层面上,是否已经穷尽所有十小时内处理掉这个小行星危机的方案?就是说,怎么处理都无法阻止这个“灭绝级”的灾害。
解:无论采用动能撞击、引力牵引、激光烧蚀、核爆破、电磁推进、原子级粉碎,或将其推离至月球、木星、太阳,所有方案均因能量需求超出人类文明总量数个数量级、时间窗口过短、推力系统响应极限而彻底失效。国际主流行星防御研究(NASA、ESA、CNSA)均基于“数年预警期”设计,如DART任务(动能撞击)需提前数年部署,引力牵引器需持续数月施加微推力。10小时窗口内,任何基于经典力学、电磁学或热力学的干预手段均无法对质量达5×10¹⁹ kg的天体产生可测量的轨道偏转。
作者确实把它写到了“足够的大”,大到即使我们认真计算了,算的结果只能证明“比画面显示的或者直观想象的”还要大。
Q6:即将在洛希极限处解体之际,让它“晚落下一秒钟”,这个操作需要的能量大约多少?
解:大约3.1×10(19)J,这一能量相当于全球月度能源总消耗的约5%。
是人工智能辅助计算的,请物理专业的老师看看过程对否?
虚构作品,文学想象,在下明知,请勿嘲笑。
解:起始点到地心的距离:约 77,636.56 km
解体时距地心的距离(洛希极限):约 18,637.86 km
解体时距地面的高度:约 12,266.86 km
Q2:按照剧中描述,这颗小行星刚出现时,视直径与满月差不多。取满月视直径的平均数,计算一下它的实际大小和质量。假如它不解体,直接撞击地球的话,释放的动能是多少?
解:小行星视直径与满月相当(30角分),结合此前计算的起始距离约 77,636.56 km,可推得其实际直径约为 672.6 km
质量 约为 5.08 × 10¹⁹ kg(即约508亿亿吨)
若不解体撞击地球,释放动能约为 1.14 × 10³⁰ 焦耳,相当于 2.73 × 10¹⁴ 百万吨TNT当量,约为 恐龙灭绝级撞击事件(希克苏鲁伯)的210万倍,足以完全汽化地壳、蒸发海洋,导致地球结构性解体,属于“行星毁灭级”事件。
Q3:即使按照剧情解体为陨石雨,坠落地表也会造成严重自然灾害。请按时间顺序列出它会造成哪些灾害。已知:剧情里坠落到印尼附近海域的陨石足以造成海啸,解体后陨石大小就以这个尺寸为准。
解:0-5min火球,冲击波;
5-10min强风,次声波,热风风暴;
10-30min海啸;
1-12h尘云,短期降温;之后是酸雨、光合作用停止、洋流紊乱、持续低温状态等。但不会直接引发全球性地震、火山大喷发或海洋蒸发见底,但会触发局部地质扰动和极端气候灾害。
Q4:如果按照物理原理,计算以下各方式各需多少能量,以及处理之后可能的后果包括哪些。(1)在洛希极限处粉碎之,使碎片在大气中完全烧毁,不落地。(2)在洛希极限处彻底粉碎之(达到原子的水平)。(3)不让它解体,把它作为一个整体推向月球。(4)不让它解体,把它作为一个整体推向木星(这个方案参考苏梅克-列维彗星)。(5)不让它解体,把它作为一个整体推向太阳。
解:(1)所需能量约 1.5×10(29)J,由于总动能不变,能量仍会以热、光、冲击波形式释放;
(2)所需能量约 3.0×10(30)J,且释放的X射线与伽马辐射将瞬间摧毁地球电离层;
(3)所需能量约 2.1×10(27)J,会破坏月球轨道稳定性;
(4)所需能量约 5.0×10(27)J,对地球无直接影响(但是有的计算显示会影响木星清扫保护内太阳系的能力);
(5)所需能量约 3.2×10(27)J,无外部影响。
Q5:物理层面上,是否已经穷尽所有十小时内处理掉这个小行星危机的方案?就是说,怎么处理都无法阻止这个“灭绝级”的灾害。
解:无论采用动能撞击、引力牵引、激光烧蚀、核爆破、电磁推进、原子级粉碎,或将其推离至月球、木星、太阳,所有方案均因能量需求超出人类文明总量数个数量级、时间窗口过短、推力系统响应极限而彻底失效。国际主流行星防御研究(NASA、ESA、CNSA)均基于“数年预警期”设计,如DART任务(动能撞击)需提前数年部署,引力牵引器需持续数月施加微推力。10小时窗口内,任何基于经典力学、电磁学或热力学的干预手段均无法对质量达5×10¹⁹ kg的天体产生可测量的轨道偏转。
作者确实把它写到了“足够的大”,大到即使我们认真计算了,算的结果只能证明“比画面显示的或者直观想象的”还要大。
Q6:即将在洛希极限处解体之际,让它“晚落下一秒钟”,这个操作需要的能量大约多少?
解:大约3.1×10(19)J,这一能量相当于全球月度能源总消耗的约5%。
是人工智能辅助计算的,请物理专业的老师看看过程对否?
虚构作品,文学想象,在下明知,请勿嘲笑。












