​要想带着地球安全流浪，你必须知道的与“洛希极限”相关的知识

要想带着地球安全流浪，你必须知道的与“洛希极限”相关的知识

近期电影《流浪地球》火爆上映，大家最好奇的想必是电影中提到的“洛希极限”这个概念。已经有很多大佬发布过相关的文章，本文也将简单通俗的讲解一下。

图：电影《流浪地球》

什么是洛希极限？

首先从字面意思可以看出这是关于某方面的一个极限值，那么洛希是什么啦？它是一个人名，全名为爱德华·洛希，这个极限值是由他最早计算出的。

爱德华·艾伯特·洛希 （1820.10.17－1883.4.27），法国数学家与天文学家，他的杰出主要表现在天体力学的领域，他的名字被冠在洛希球、洛希极限和洛希瓣等概念上。

爱德华·洛希的肖像,图：WJ百科

好了，我们来聊聊这个极限值。在聊这个之前，首先我们要熟知我们太阳系最美丽的行星土星——它的美并不在于行星本身，而在于它周围美丽动人的光环。因此人们就会非常的好奇，土星这美丽的光环到底是如何形成的？这里就要用到洛希极限等相关知识了。

美丽的土星环，图：NASA

这里我们就简单的介绍下这个洛希极限。所谓洛希极限是指一个天体（一般是较小的）被另一个天体的潮汐力作用，小天体被大天体撕碎的一种极限值（往往是指它们之间距离上的极限）。

换言之，洛希极限是一个天体自身的重力与第二个天体造成的潮汐力相等时两者之间的距离。如果两者之间的距离小于这个洛希极限值，那么较小的这个天体就会被倾向于碎散或被“撕裂”，继而成为母天体的环。

图：Theresa Knott

如果不知道什么是“潮汐力”，请看这里。根据广义相对论，行星之间互相的引力作用会随着距离的缩短而增大，也就是二者离得越近引力强度越大。那么自然，天体之间的相对面要比背对面受到的引力作用大一些（想象一下，天体a之于天体b的最近端和最远端两个点距离的差，就是过这两点的天体的“直径”）。这时远近两端受到的引力差就被称作“潮汐力”，也叫“差动力”。地球上的潮汐现象就是受到地月系统之间的潮汐力造成的。

就类似上面的模拟图，只要两者之间的距离足够远，之间的潮汐力作用就没有那么强，那么天体就会近似于球形，当天体逐渐靠近另一个（更大）天体时，由于球体内外两侧与大天体距离不同，受到的引力也不同，球形就会逐渐被拉伸成一个椭圆形球，当两者距离达到洛希极限值边界时，小天体会开始“扛不住”这种形变，“撕裂”便开始。最后该天体被彻底分解撕碎在洛希极限内，成为大天体的一个环。目前已知的天体光环均在天体的洛希极限值以内。

木星的洛希极限值在约距离木星90万千米处，这意味着当地球接近这个值时，地球的形状将会发生不可逆转的变化。在电影《流浪地球》中，地球已经很靠近木星的洛希极限值了，木星的潮汐力也就越来越明显，因此地球应该呈现椭圆状，而非电影中的圆形。（电影嘛，肯定要稍微考虑到美学～所以就原谅你啦小破球。）

另外还要考虑天体是流体还是刚体，还有他们的密度体积也与之相关。刚体的洛希极限要近点，而流体远些。（流体没有刚体“耐拽”，很好想象。）

此图显示的是地球的流体与刚体洛希极限，图hokoon

那么在洛希极限值以内的天体是否就一定会被撕裂呢？答案是否定的，因为还需要考虑其它引力因素以及体积，成分，内部构造，物质和密度的分布等等，如木卫十六和土卫十八，其均在洛希极限内，但未被撕碎。

未被洛希极限撕碎的土卫十八

希尔球——借助木星进行加速所必要的范围值

流浪地球计划中，地球掠过木星是为了借助木星的“引力弹弓效应”加速前行。要想借助木星强大引力加速地球前行，那么就必须进入所谓的木星希尔球范围内。希尔球，简单的说就是一颗天体的引力控制范围，也是能够捕获外来天体的一个范围。

希尔球是美国天文学家乔治·威廉·希尔以法国天文学家爱德华·洛希的工作为基础所定义的，所以它有时也被称为洛希球。

太阳系已知所有天体的卫星包括行星在内都位于母体星的希尔球内，如地球在太阳的希尔球内，月亮在地球的希尔球内。流浪计划中的逃离太阳系，也就是要冲出太阳的希尔球才行。

那么想借助木星引力加速，必定也要进入被木星（引力）所捕获的范围内。 当然这必须要同时有足够的推力，以对木星的强大引力做出适当的抵抗，否则会一步一步的进入木星洛希极限。木星的希尔球范围为5千万千米。距离产生美，借助木星的力量时，千万注意适度，介于洛希极限到希尔球范围之间的距离，还是比较美的。

一个捕获的例子

火星的2颗卫星，目前的数据分析得出，它的卫星很可能是从小行星带中所捕获的。它们现在之所以拥有稳定的轨道，是因为潮汐锁定。不过在未来火卫一最终会一步一步的进入火星的洛希极限，被潮汐力撕碎！

一个有关洛希极限的实例

这就是著名的“彗木大撞击”，发生于1992年到1994年，1992年一颗被叫做舒梅克－李维九号的彗星进入了木星的洛希极限以内，以至于被撕裂成很多碎片，并被成功预测到在1994年7月坠入木星。

彗星撞击木星

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