黑洞的說明文

關(guān)于黑洞的2000字說明文

　　相信大家對作文都不陌生吧，尤其是說明文，說明文通過揭示概念來說明事物特征、本質(zhì)及其規(guī)律性。我們應(yīng)該怎么寫這類型的作文呢？下面是小編收集整理的關(guān)于黑洞的2000字說明文，希望對大家有所幫助。

　　黑洞的說明文

　　黑洞（Blackhole）是根據(jù)現(xiàn)代的廣義相對論所預(yù)言的，在宇宙空間中存在的一種質(zhì)量相當大的天體。黑洞是由質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料耗盡而死亡后，發(fā)生引力坍縮而形成。黑洞的質(zhì)量是如此之大，它產(chǎn)生的引力場是如此之強，以致于任何物質(zhì)和輻射都無法逃逸，就連光也逃逸不出來。由于類似熱力學上完全不反射光線的黑體，故名為黑洞。在黑洞的周圍，是一個無法偵測的事件視界，標志著無法返回的臨界點。

　　黑洞的形成：當大質(zhì)量天體演化末期，其坍縮核心的質(zhì)量超過太陽質(zhì)量的3.2倍時，由于沒有能夠?qū)�抗引力的斥力，核心坍塌將無限進行下去，從而形成黑洞。（核心小于1.4個太陽質(zhì)量的，會變成白矮星；介于兩者之間的，形成中子星）。在絕大部分星系的中心，包括銀河系，都存在超大質(zhì)量黑洞，它們的質(zhì)量從數(shù)百萬個直到數(shù)百億個太陽。

　　愛因斯坦的廣義相對論預(yù)測有黑洞解。其中最簡單的球?qū)ΨQ解為史瓦西度規(guī)。這是由卡爾·史瓦西于1915年發(fā)現(xiàn)的愛因斯坦方程的解。

　　根據(jù)史瓦西解，如果一個引力天體的半徑小于一個特定值，天體將會發(fā)生坍塌，這個半徑就叫做史瓦西半徑。在這個半徑以下的天體，其中的時空嚴重彎曲，從而使其發(fā)射的所有射線，無論是來自什么方向的，都將被吸引入這個天體的中心。因為相對論指出在任何慣性座標中，物質(zhì)的速率都不可能超越真空中的光速，在史瓦西半徑以下的天體的任何物質(zhì)，都將塌陷于中心部分。一個有理論上無限密度組成的點組成引力奇點（gravitationalsingularity）。由于在史瓦西半徑內(nèi)連光線都不能逃出黑洞，所以一個典型的黑洞確實是絕對“黑”的。

　　史瓦西半徑由下面式子給出：G是萬有引力常數(shù)，M是天體的質(zhì)量，c是光速。對于一個與地球質(zhì)量相等的天體，其史瓦西半徑僅有9毫米。

　　溫度：就輻射譜而言，黑洞與有溫度的物體完全一樣，而黑洞所對應(yīng)的溫度，則正比于黑洞視界的引力強度。換句話說，黑洞的溫度取決于它的大小。

　　若黑洞只比太陽的幾倍重，它的溫度大約只比絕對零度高出億分之一度，而更大的黑洞溫度更低。因此這類黑洞所發(fā)出的量子輻射，一律會被大爆炸所留下的2.7K輻射（宇宙背景輻射）完全淹沒。

　　事件視界：事件視界又稱為黑洞的視界，事件視界以外的觀察者無法利用任何物理方法獲得事件視界以內(nèi)的任何事件的資訊，或者受到事件視界以內(nèi)事件的影響。事件視界是造成黑洞所以被稱為黑洞的根本原因，不過實際的觀測還沒有發(fā)現(xiàn)事件視界。

　　光子球：光子球是個零厚度的球狀邊界。在此邊界所在位置上，黑洞的引力所造成的重力加速度，剛好使得部份光子以圓形軌道圍著黑洞旋轉(zhuǎn)。對于非旋轉(zhuǎn)的黑洞來說，光子球大約是史瓦西半徑的一點五倍。這個軌道不是穩(wěn)定的，隨時會因為黑洞的成長而變動。

　　光子球之內(nèi)光子依然有可能因素可以脫離，但是對于外部的觀察者來說，任何觀察到由黑洞發(fā)出的光子，都必須處于事件視界與光子球之間。這也是反對黑洞存在的人所依據(jù)的強烈反對事實之一，透過觀察光子球的光子能量，無法找到事件視界存在的證據(jù)。

　　其他的致密星如中子星、夸克星等也可能會有光子球。

　　參考系拖拽圈：參考系拖曳圈（Ergosphere，又稱FrameDragging或是LenseThirringEffect，“蘭斯-蒂林效應(yīng)圈”），轉(zhuǎn)動狀態(tài)的質(zhì)量會對其周圍的時空產(chǎn)生拖拽的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱作參考系拖拽。旋轉(zhuǎn)黑洞才有參考系拖曳圈，也就是黑洞南北極與赤道在時空效應(yīng)上有所不同，這會產(chǎn)生一些奇妙的效應(yīng)來讓我們有機會斷定其實實在在是一顆黑洞的特征之一。

　　觀測者可以利用光圈效應(yīng)及參考系拖曳圈，觀測進入或脫離黑洞的光子的運動，通過間接的手段，例如粒子含量的分布及PenroseProcess（旋轉(zhuǎn)黑洞的能量拉出過程），來間接了解其引力的分布，透過引力的分布重新建立出其參考系拖曳圈。這種觀測方式，只有雙星以上的系統(tǒng)才能夠進行這樣的觀測。

　　時間場異常：黑洞周圍由于引力強大的因素，理論預(yù)期會發(fā)生時間場異�，F(xiàn)象，這包含了周圍的參考系拖曳圈及事件視界效應(yīng)。

　　此外，由于時間物理學尚未發(fā)展，時間意義失效的區(qū)域，目前物理學還無能力進行探討。

　　黑洞合并：黑洞的合并會發(fā)射強大的引力波，新的黑洞會因后座力脫離原本在星系核心的位置。如果速度足夠大，它甚至有可能脫離星系母體。

　　黑洞的分類：

　　1、按質(zhì)量分

　　超巨質(zhì)量黑洞：可以在所有已知星系中心發(fā)現(xiàn)其蹤跡。質(zhì)量據(jù)說是太陽的數(shù)百萬萬至十數(shù)億倍。

　　小質(zhì)量黑洞：質(zhì)量為太陽質(zhì)量的10至20倍，即超新星爆炸以后所留下的核心質(zhì)量是太陽的3至15倍就會形成黑洞。理論預(yù)測，當質(zhì)量為太陽的40倍以上，可不經(jīng)超新星爆炸過程而形成黑洞。

　　中型黑洞：推論是由小質(zhì)量黑洞合并形成，最后則變成超巨質(zhì)量黑洞。中型黑洞是否真實存在仍然存疑。

　　2、根據(jù)物理特性分

　　根據(jù)黑洞本身的物理特性（質(zhì)量、電荷、角動量）：

　　不旋轉(zhuǎn)不帶電荷的黑洞。它的時空結(jié)構(gòu)于1916年由史瓦西求出稱史瓦西黑洞。

　　不旋轉(zhuǎn)帶電黑洞，稱R-N黑洞。時空結(jié)構(gòu)于1916-1918年由Reissner和Nordstrom求出。

　　旋轉(zhuǎn)不帶電黑洞，稱克爾黑洞。時空結(jié)構(gòu)由克爾于1963年求出。

　　一般黑洞，稱克爾-紐曼黑洞。時空結(jié)構(gòu)于1965年由紐曼求出。

　　3、原初黑洞

　　原初黑洞是理論預(yù)言的一類黑洞，尚無直接證據(jù)支持原初黑洞的存在。宇宙大爆炸初期，宇宙早期膨脹之前，某些區(qū)域密度非常大，以至于宇宙膨脹后這些區(qū)域的密度仍然大到可以形成黑洞，這類黑洞叫做原初黑洞。原初黑洞的質(zhì)量與密度不均勻處的尺度有關(guān)，因此原初黑洞的質(zhì)量可以小于恒星坍塌生成的黑洞，根據(jù)霍金的理論，黑洞質(zhì)量越小，蒸發(fā)越快。質(zhì)量非常小的原初黑洞可能已經(jīng)蒸發(fā)或即將蒸發(fā)，而恒星坍塌形成的黑洞的蒸發(fā)時標一般長于宇宙時間。天文學家期待能觀測到某些原初黑洞最終蒸時發(fā)出的高能伽瑪射線。

　　黑洞質(zhì)量差異極大

　　根據(jù)質(zhì)量，黑洞可被分為三類：

　　恒星級黑洞：燃料耗盡時，恒星可能會坍縮成黑洞。所有黑洞剛開始都很小，然后隨著吞噬周圍物質(zhì)而不斷增大。

　　超大質(zhì)量黑洞：質(zhì)量為太陽的幾十萬至幾十億倍。

　　中介質(zhì)量黑洞：質(zhì)量超過恒星級黑洞，但小于超大質(zhì)量黑洞，首次發(fā)現(xiàn)于2014年。質(zhì)量是太陽的幾百倍至幾十萬倍。

　　原生黑洞：這是一種假說中的黑洞，形成于宇宙大爆炸時。

　　理論上，最小的黑洞可能僅為普朗克長度——1.6×10^-35米，物理學的最小距離單位。但若要證明這點，我們得先證明引力量子論的存在。

　　黑洞幾乎隱形

　　沒有東西能夠逃脫黑洞的引力，光也不例外，“黑洞”名副其實。但這并不代表我們無法探測黑洞。舉例而言，天體物理學家能夠通過周圍被撕裂的恒星物質(zhì)及能量流探測到黑洞。氣體微粒在黑洞周圍形成漩渦，并噴射出強大的X光。此外，科學家還可以觀察附近的恒星運動，對黑洞進行探測。

　　黑洞概念早已存在

　　1967年，普林斯頓物理學家約翰·惠勒發(fā)明了“黑洞”這個術(shù)語。但早在此之前，就已有科學家描述過大質(zhì)量物體壓縮在小體積內(nèi)的現(xiàn)象，并對此進行了推論。

　　1915年，愛因斯坦發(fā)表了廣義相對論，而卡爾·史瓦西則用這些方程式證明了黑洞的存在。之后，他又推算出了施瓦茨席爾德半徑，即物體坍縮成黑洞的閾限值。理論上，只要條件符合，任何物體都可以變成黑洞。地球若想成為黑洞，需壓縮為半徑8.9毫米的球體;而太陽的施瓦茨席爾德半徑為3千米。

　　記住，迄今為止，我們沒有“發(fā)現(xiàn)”過任何黑洞。嚴格說來，在科學領(lǐng)域中，我們只有“觀察”到某物，才能說“發(fā)現(xiàn)”了它。不過，關(guān)于黑洞的間接證據(jù)太多了，很少有天體物理學家能夠否認它的存在。

　　此外，早在約1790年代，英國的約翰·米歇爾和法國的皮埃爾-西蒙·拉普拉斯就各自提出了“暗星”的存在。他們計算了逃逸速度超過光速所需的質(zhì)量和體積。但由于他們采用的是牛頓定律，因此計算結(jié)果并不對。

　　物體落入黑洞時，會在消失之前變成條狀

　　黑洞中心是引力奇點，這是一個一維的點，巨大質(zhì)量被壓縮在無限小的空間里。密度和引力變得無窮大，時空也變得無限彎曲。在這里，物理學定律不再適用。接近奇點時，物體會變成條狀伸展開來。如果你落入黑洞，那么由于光線彎曲，你將看到扭曲的畫面。最終，物體將完全失去維度，消失在奇點。

　　黑洞并不會吸東西

　　人們通常有一個誤解，認為黑洞像一個巨大的真空吸塵器。確實，黑洞能夠以極快的速率拉扯物體，但這完全是由于引力的作用。理論上，如果你將太陽替換成一個同等質(zhì)量的黑洞，那么太陽系內(nèi)的所有東西都將照常運行。

　　黑洞能夠停止時間

　　假設(shè)你能夠安然無恙地身處黑洞并觀察周圍物體，那么你將發(fā)現(xiàn)物體在通過事件視界時會減緩速度、凝固在時間里，仿佛它們從未通過事件視界。這是由于時空扭曲，光到達你眼睛所需的時間變得無限長。隨著時間的推移，光波變得越來越長，光變得越來越暗淡，最終變成紅外輻射、無線電波，消失在視野里。

　　黑洞可能是蟲洞

　　理論上，蟲洞是連接不同時空的隧道。有些物理學家認為，黑洞和蟲洞擁有不少共性。也許，黑洞就是蟲洞，蟲洞就是黑洞。

　　黑洞可能會孵化出新宇宙

　　我們的宇宙或許誕生自一個黑洞，而宇宙中數(shù)以億計的黑洞或許又能夠各自孵化出它們的宇宙。上文曾提及，物理定律會在奇點失效。但有些物理學家推測，物理定律或許得以在新宇宙中“重生”。

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