¿Qué pasaría si un objeto (digamos un hombre) en la Tierra de repente ganara más masa que la Tierra misma? ¿Qué pasaría con la gravedad y el espacio-tiempo?

Depende de cuanto más. Pero supongo, por su pregunta, que quiere decir un poco más.

Primero, el sistema Earth + man de repente aumentaría un poco más del doble en masa. Eso no es gran cosa, muchos otros planetas son más masivos que eso.

Segundo, tanto la Tierra como el hombre tendrían un nuevo baricentro. El baricentro actual de Tierra + Hombre está muy muy muy cerca del centro de la Tierra, cada hombre se concentra tan poco en comparación con el planeta que, para todos los efectos, el centro de la Tierra es el mismo lugar que estaría sin eso. hombre. Sin embargo, ahora, el centro de gravedad de los dos estaría aproximadamente a medio camino entre sus dos centros, es decir, aproximadamente 2000 km bajo los pies del hombre y aproximadamente 2000 km sobre el centro actual de la Tierra.

El cambio en la rotación causaría que la corteza terrestre se rompa. Todos mueren ™ (usado con permiso)

El nuevo planeta líquido se mueve un poco y finalmente se reforma como un objeto casi esférico bastante similar al planeta actual en tamaño y forma, pero con el doble de masa. El hombre, si es insensible a todas estas fuerzas, es tan denso que termina muy cerca de ese centro, orbitando por un tiempo hasta que las fuerzas de fricción lo ralentizan y termina en el medio. Mareas locas hasta que eso suceda.

PERO suponiendo que no le pase nada al hombre. Poner la densidad de la Tierra en un objeto del tamaño de un hombre … no es algo que puedas hacer con la materia normal. En el lado positivo, el punto en el que la tierra se convierte en un agujero negro es de aproximadamente un radio de 1 pulgada. Así que no estás en peligro de que el hombre se convierta en un agujero negro. Incluso si él acreció la tierra entera en la misma densidad de sí mismo, sigue siendo un par de órdenes de magnitud demasiado grande para formar un agujero negro.

En cambio, sería material de la estrella de neutrones. Solo un problema, no tiene la masa suficiente para mantener esa densidad. Entonces, en ausencia de alguna fuerza para contenerlo en forma humana, explota, destruyendo la Tierra en el proceso (eso está bien, de todos modos solo era una bola de magma fundida en este punto. El planeta entero, más un segundo planeta por valor de … Supongo que los iones CHON? … sube como una pequeña nova, dispersa como polvo temporalmente muy caliente por todo el sistema solar.

Sin hacer las matemáticas (no tenemos suficiente información para hacer las matemáticas), parte de ella se vuela en la dirección de la órbita de la Tierra, y dado que viaja más rápido, termina en espiral hacia afuera, si alcanza la velocidad de escape solar termina en el espacio profundo, si no, termina en algún tipo de órbita elíptica. Algo de esto se vuela hacia atrás, disminuyendo la velocidad, si se desacelera lo suficiente cae al Sol, si no, termina nuevamente en una órbita elíptica nuevamente. Algunos salen directamente del Sol, y escapan o … vuelven a caer hacia la órbita de la Tierra, si no cae lo suficiente como para golpear el Sol, creo que eventualmente se asentará en una nube en la órbita de la Tierra. ¿Lo mismo para las partículas sopladas hacia el Sol, tal vez? Es realmente difícil imaginar esta parte, y me encantaría ver a alguien resolverlo en realidad.

De todos modos, resultado final, un anillo alrededor del Sol que podría algún día en el futuro distante reformarse en un planeta en la órbita de la Tierra.

Entonces, tal vez no deberías pedir segundos en la cena de Navidad. Ya sabes, por si acaso.

• Densidad

La Tierra tiene una masa de [matemáticas] 5.972 * 10 ^ {24} kg [/ matemáticas]

Una persona está hecha principalmente de agua, por lo que alguien que pesa 70 kg tiene un volumen de aproximadamente 70 litros, que es [matemática] 0.07m ^ 3 [/ matemática].

Si comprimiera la masa de la Tierra en este volumen, el objeto resultante tendría una densidad de [matemáticas] 8.53 * 10 ^ {25} kg / m ^ 3 [/ matemáticas]. Eso está mucho más allá de la densidad de los núcleos atómicos de aproximadamente [matemáticas] 10 ^ {17} kg / m ^ 3 [/ matemáticas].

Los objetos con una densidad de [matemáticas] 4 * 10 ^ {17} kg / m ^ 3 [/ matemáticas] existen y se llaman estrellas de neutrones. Son núcleos estelares colapsados ​​que son estables debido a su inmensa gravedad. Una estrella de neutrones que adquiere más masa se hace más pequeña hasta que alcanza esta densidad crítica. Si continúa agregando masa, eventualmente la presión se vuelve demasiado grande y la estrella de neutrones se colapsa en una singularidad, donde la “densidad” no tiene sentido.

Hasta donde sabemos, la materia nunca se organizará en algo más denso que eso. En resumen: la Tierra no se puede comprimir al tamaño de una persona. Como máximo, se puede comprimir a aproximadamente [matemática] 10 ^ {17} kg / m ^ 3 [/ matemática], lo que daría como resultado una esfera de aproximadamente un kilómetro de diámetro. Vamos con eso.

• Gravedad + fuerza fuerte vs fuerza débil

Las estrellas de neutrones son objetos donde todos los protones y electrones se fusionan en neutrones (de ahí el nombre), y se comprimen en lo que básicamente se podría llamar un núcleo atómico enorme.

Si ve la tabla periódica, encontrará que algunos átomos se vuelven inestables y se descomponen espontáneamente cuando tienen un peso atómico de aproximadamente 160 (160 neutrones en masa) o más, y rápidamente se vuelven más inestables cuanto más pesados ​​se vuelven. Cuando alcanzas un peso atómico de aproximadamente 260, las cosas se vuelven bastante locas. Los elementos tienen vidas medias de minutos, segundos o incluso nanosegundos. Ni siquiera podemos crear elementos más allá de un peso atómico de 300 en un laboratorio porque son demasiado inestables. Esto se debe a que la fuerza fuerte (responsable de unir los núcleos atómicos), aunque es varios órdenes de magnitud más fuerte que la fuerza débil (responsable de la desintegración radiactiva), actúa a distancias mucho más pequeñas. Si los núcleos atómicos se hacen demasiado grandes, la fuerza fuerte deja de ejercer su influencia. La fuerza débil se hace cargo y la materia / energía escapa del núcleo en forma de radiación alfa, beta o gamma, hasta que el núcleo es nuevamente lo suficientemente pequeño como para que la fuerza fuerte se haga cargo.

La desintegración radiactiva, como ocurre en los grandes núcleos atómicos, no ocurre en una estrella de neutrones porque su masa es tan enorme que incluso si la fuerza fuerte no puede unir el “núcleo” a distancias macroscópicas, la gravedad sí.

Pero imagine: si un átomo se descompone espontáneamente si es demasiado pesado, con una masa de solo unos pocos cientos de neutrones, ¿qué tan inestable sería un átomo con la masa de la Tierra? Recuerde, no tendría el tirón gravitacional que tiene una estrella de neutrones de masa solar 2–3. Tal objeto sería un “núcleo atómico” con alrededor de [matemáticas] 3.6 * 10 ^ {51} [/ matemáticas] neutrones. Eso es 49 órdenes de magnitud más grande que el núcleo estable más grande. Más importante aún, la gravedad superficial sería aproximadamente 4 órdenes de magnitud más débil que en una estrella de neutrones. La fuerza débil dominaría por completo la gravedad (sin mencionar la fuerza fuerte), y simplemente explotaría, enviando materia y radiación volando por todas partes.

• Temperatura

Ignorando todo eso, y suponiendo que este objeto fuera estable de alguna manera, entonces tendrías que preocuparte por la temperatura. Si comprime tanto un objeto, se calentará. Muy caliente. Brillará millones de veces más brillante que el sol, aquí mismo en la superficie de la Tierra.

• Campos magnéticos

También se sabe que las estrellas de neutrones tienen campos magnéticos increíblemente fuertes. El núcleo de la Tierra está hecho de hierro, así que imagínate.

• Fuerzas de marea

Si asumimos que la Tierra sobrevive a todo esto, entonces él y este objeto compacto comenzarían a orbitarse entre sí, con el baricentro en el medio de los dos. Ese punto pasa a estar dentro de la Tierra. Nuestro pobre planeta se rompería rápidamente (ver límite de Roche) y se convertiría en un sistema de anillos alrededor de la “estrella de neutrones”.

15/12/2016 – “¿Qué pasaría si un objeto (digamos un hombre) en la Tierra de repente ganara más masa que la Tierra misma? ¿Qué pasaría con la gravedad y el espacio-tiempo?

Solo para darle una idea de la magnitud de la consecuencia: si mi masa fuera la misma que la de la Tierra, la aceleración de mi novia debido a mi gravedad a 2 pies de mí sería de 111,513,600,000,000 de g (el número es el cuadrado del radio de la Tierra en pies divididos por 2).

Las placas tectónicas se moverían, habría terremotos y mareas tan severas, y la atmósfera sería absorbida hacia mí que la mayoría de la vida en la tierra moriría.

No soy un experto en relatividad general. Pero en mi vecindad el tiempo y el espacio estarían distorsionados. Recuerdo haber leído que para ser un agujero negro, una masa de la Tierra tendría que comprimirse en una esfera de radio de unos 9 mm. No llegaría al estado del agujero negro. La distorsión no sería la de una singularidad.

Si un objeto del tamaño de una persona tuviera más masa que la Tierra, ese objeto se convertiría casi instantáneamente en un agujero negro.

Entonces, la persona dejaría de ser una persona, ya que colapsaron sobre sí mismos. Poco después, la Tierra dejaría de ser una Tierra, ya que fue consumida para convertirse en parte de la singularidad (aún pequeña según los estándares de los agujeros negros).

Se ahogaría. Los océanos lo envolverían ya que su masa formaría el centro de este nuevo campo gravitacional. El manto y el núcleo de la Tierra tomarían un poco más de tiempo, pero eventualmente se formarían para minimizar su energía potencial en la, por ahora muerta, la gravitación del hombre.

Aparte de eso, el tiempo espacial se deformaría como lo hace ahora en el campo de la Tierra, es decir, si la masa del hombre no es de un orden de magnitud mayor que la de la Tierra. Digamos que 2 o 3 veces la masa total de la Tierra para el hombre más la Tierra no haría tanta diferencia en términos de espacio-tiempo. Se dobla. Un poco.

Si tomas la mitad de la Tierra y la pones en la Luna, el baricentro se movería hacia la Luna y la Tierra orbitaría a su alrededor. Vea Barycenter – Wikipedia, omita la primera parte del artículo, desplácese hacia abajo hasta “Galería” y mire la tercera imagen.

Usted pregunta si esto sucede “repentinamente” y asume que quiere decir en muy poco tiempo, por lo que si no se necesita “tiempo” para que este evento suceda, todo lo que sucede con el espacio-tiempo es que la masa se movería de la Tierra a una parte del espacio Luna parte del espacio al instante.

Supongo que el mismo principio se aplicaría si un “hombre” de repente ganara esta masa, pero tal vez tambalearía la Tierra, volaría y se rompería en miles de pedazos y formaría anillos alrededor de la Tierra como los tiene Saturno, pero esto es pura conjetura.

Culpame por ser demasiado práctico si lo deseas, pero para que una persona (¿por qué designaste a un hombre en lugar de una mujer?) Gane masa, tiene que venir de algún lado. La masa corporal no solo aparece mágicamente, a pesar de que puede parecernos así a muchos de nosotros …

Quiero decir, todos tenemos que vivir dentro de los principios de la física, ¿verdad? (Incluso si aún no sabemos cuáles son todos ellos).

Si una persona de alguna manera consumiera toda la tierra y la luna para adquirir tal masa, entonces su cadáver rodearía al sol por eones. En lugar de la Tierra, el planeta podría llamarse Elmo o Elmyra. (Aunque no estoy seguro de quién estaría aquí para cambiar el nombre).

En cuanto a mí, extrañaría los eclipses lunares. Sin embargo, no son los eclipses solares: en realidad nunca los miro.

Lo que realmente estoy reflexionando en este punto: si una persona se tragara toda la tierra y la luna, ¿las sociedades avanzadas de otros sistemas solares reconocerían alguna vez el único planeta del universo con brazos y piernas?

Estaría desanimado y muy incómodo.