一粒沙子以光速撞击地球会产生什么后果？

光速是目前宇宙中最快的速度，至少以人类现有的物理知识去看，没有比光速更快的速度了，那光速有多快呢？根据测算，光的速度为30万公里每秒，相当于时速10.8亿公里，这是什么概念呢？月球到地球的距离为38万公里，以光速飞行往返地球和月球所需要的时间不超过3秒，火星距离地球为5500万公里，如果人类制造出光速飞船，那从地球飞往火星仅需3分钟，往返也仅花6分钟左右，由此可见光速有多快。

光速飞行

我们在读书的时候就学过，动能与速度、质量成正比，也就是说质量越大、速度越快的物体，动能就大，产生的能量就大，作为宇宙中最快的速度，如果一个物体以光速撞击产生的能量是非常巨大的，不过物体产生的质量还是要看物体的质量，如果这个物体的大小就像一粒沙子般大小，或者就拿一粒沙子以光速撞击，它会产生多大能量呢？如果这粒沙子以光速撞击地球，又会产生什么后果呢？

沙子撞地球想象图

在人类眼里，一粒沙子非常小，它的直径仅有0.9毫米，质量也仅为1毫克，如果这颗沙子从太空做自由落体运动落到地球，由于大气层的阻挡，这颗沙子在太空中就因为与大气层摩擦产生的热量烧毁了，那如果不存在空气呢？一粒沙子从太空中做自由落体运动落到地面会造成破坏吗？

陨石撞地球想象图

科学家根据计算，如果一粒沙子从太空中落到地面，排除大气层的影响，那么它的引力势能会转变为动能，根据相关公式可以计算出沙子撞击地面的速度为11.2公里每秒，相当于第二宇宙速度，知道了沙子落地面的速度，又可以计算出沙子撞击地球的动能为63焦耳，这是什么概念呢？1焦耳相当于把一只鸡蛋竖直举起来两米高所用的力，63焦耳就相当于把63只鸡蛋竖直举起两米高所用的力，这样的动能对地球破坏是有限的。

陨石撞地球形成的陨石坑

但是如果一粒沙子以光速撞击地球情况就不一样了，如果一粒沙子以光速撞击地球的话，同样排除地球大气层的影响，那么当沙子撞击地面的时候，会释放4.5×10^10焦耳的动能，相当于10吨TNT当量爆炸释放出的能量，这样的能量似乎也不是很大，因为它仅相当于广岛原子弹爆炸能量的2000分之一，要知道人类曾经在地球上试爆过5800万吨TNT当量的氢弹，这次氢弹爆炸试验把亚欧大陆向南推移了9毫米，而6500万年前导致恐龙灭亡撞击地球的那颗陨石释放的能量为4万亿吨，相当于2亿颗广岛原子弹同时爆炸，甚至一粒沙子以光速撞击地球产生的能量还不如一颗陨石撞击地球产生的能量，陨石撞击地球的速度比光速慢多了，不过由于陨石质量大，所以产生的能量比较大，比如在2013年俄罗斯陨石坠落事件中，最大的一颗陨石撞击地球产生的能量达到45万吨TNT当量，好在这颗陨石在空中爆炸了，不然会导致严重的伤亡。

陨石撞地球产生巨大危害

当然这种是以常规思维去分析一粒沙子撞击地球产生的能量不高而得出的结论，如果运用爱因斯坦相对论去分析的话，情况就完全不一样了，因为当一样物体的速度达到光速的时候，会产生非常明显的相对论效应，由此带来非常大的变化，爱因斯坦在相对论里面提到了一个质能方程式E=m(c^2)，其中E代表着能量、m代表着质量，c代表着速度，从这个公式可以看出，当c这个速度达到光速的时候，它能够产生无穷大的动能，这样的能量不仅可以摧毁地球，甚至还可以摧毁整个宇宙，科学家就是根据这个公式发明了原子弹、氢弹等大规模杀伤性武器的，一颗小小的原子弹就可以毁灭一座大城市，所以说一旦小小的沙子达到光速，那么它的动能会变得非常巨大，一旦这粒沙子击中地球，可能会超越地球的引力结合能，从而毁灭整个地球。

氢弹的巨大威力

在刘慈宁《三体》中就存在这样一种武器，只要微粒大小的“光粒”武器可以摧毁一个星球。不过这只是在理想状态下沙子达到光速后的效果，实际上沙子是不可能达到光速的，因为沙子有质量，有质量的物质是不可能被加速到光速的，光子为什么可以达到光速，就是因为光子是一种没有质量的能量包，而沙子的质量虽然很小，但是它依然存在质量，所以它只能接近光速，而不能达到光速。

光子没有质量

其实，地球每天都遭受很多“沙子”的撞击，在地球周围到处都分布有像沙子般大小的宇宙悬浮岩石微粒，这些小颗粒在地球引力的吸引下每天都在撞击地球，不过它们的速度没有光速那么快，它们的速度最快也只有11.2公里每秒，也就是撞击地面时候的速度，这样的速度撞击地球造成的破坏性有限，由于这些岩石颗粒质量很小，所以它们在落到地面之前就已经被大气层给烧毁了，所以我们感觉不到它们在撞击地球。