气态行星,探测器能直接穿越其内部

2023-02-22 06:20:03 136阅读

气态行星,探测器能直接穿越其内部?

当然不可以了!之所以说木星是一个气态巨行星,主要是因为它是由氢,其次是氦组成的,即便如此,氢和氦也只占到了木星总质量的25%,而木星的岩核中则含有其他较重的元素,因此不能简单的理解为可以自由的从气态巨行星的一端“穿越”到另一端。

木星是太阳系八大行星之一,按照距离太阳远近排名第五。按照前面答题中所讲到的,太阳是位于太阳系中心的恒星,占据了太阳系99%的质量,而土星和木星则占了剩余质量的99%,他们体积和质量都很大,但密度却相对很小,其直径和密分别为:土星⌀=120540km、木星⌀=142984km;土星密度为687kg/m³、木星密度为1326kg/m³。

气态行星,探测器能直接穿越其内部

从土星和木星的质量、密度与地球的质量(5.965E+24kg)和密度(5507.85kg/m³)对比来看,土星的总质量为5.6846E+26kg,约为地球的95.3倍,木星的总质量为1.9E+27kg,约为地球的318.5倍,而土星和木星的密度分别只有地球的12.5%和24.1%,因此这两颗气态巨行星的密度也真是很低。

但是由于木星的体积和质量足够大,使得它的引力能够达到24.79m/s^2,约为地球引力的2.5倍,在巨大的引力作用下,它能够牵引太阳系内其它行星的运动。同时木星也是已知的太阳系内拥有卫星数最多的行星,目前已知有79颗,其中木卫三是太阳系中最大的卫星,其到木星的平均距离约为107万千米。

而与太阳相比,木星质量是太阳质量的1.9E+27kg/1.9891E+30kg≈1‰,虽然木星的主要组成部分也是氢元素,而且引力也较强,但是由于木星达不到8%的太阳质量,因此它的引力所造成的核心温度不足以上升到核聚变所需求的聚变温度。但是在木星的引力所引起的内部高温高压作用下,其内部的物质形态也会随着温度和压力的不同而不同。

总之,虽然木星是一颗气态巨行星,但它绝非“豆腐渣”,那些幻想着探测器从一端进从一端出的想法在包括木星在内的所以气态巨行星都是行不通的。

为何有人说太阳系内行星分布呈固态到气态到固态分布?

这种现象是很普遍的。当然,确实有一些星系存在巨大的“热木星”极端接近主恒星的情况,但它并不是在那里形成的,而是经过“轨道迁移”到达那里的。而且它注定无法长期处在靠近主恒星的位置,这种“热木星”最后要么螺旋着坠入恒星,要么被“吹”得只剩岩石内核,变成类地行星。图:比水星离恒星更近的热木星

物质集中的星系最内层空间

太阳系脱胎于一团巨大的旋转尘埃云,云团中心处物质最为密集。这些物质在引力作用下不断收缩聚集,最终突破临界点引发了聚变反应,原始太阳便形成了。由于聚变反应需要极高的温度和压力才能进行,所以太阳在开始“燃烧”前便“搜刮”了太阳系内层空间绝大多数的物质。这使它的质量达到了整个太阳系质量的99.85%,也使得恒星附近的空间变成了物质极度贫乏的区域。图:初生恒星附近的“空洞”

除此之外,恒星刚刚形成时,恒星风往往是超强的。速度高达每秒1000公里的等离子体带电粒子流会将恒星附近的气体和尘埃驱散,使其向星系外围运动。本来物质就少,太阳风又忒猛,所以星系最内层空间只能形成水星、金星、地球这类固态行星了。

远离太阳的气态行星区域

木星与太阳的距离是地球的5.2倍,这么老远了,所以太阳形成时的“物质大搜刮”并没对这里造成太大的影响,这里原料非常充足。更重要的是,在这里做行星常常有意外收获,正所谓人无外财不富,星不吞星不肥。

太阳系形成初期,星系内部空间可不像今天这样井井有条。那时候有一百多颗原始行星挤在一起绕着太阳旋转。复杂的引力较量中,时不时地就有行星被拽出轨道,从内层空间“甩”出来(当然也有被甩进太阳里的)。这些月球大小的原始行星大多数会被更大的行星捕获,碰撞合并或者成为大行星的卫星。地球收了一颗,结果增肥不少还有了月球这个伴儿;木、土、天、海四星显然收得更多。图:原行星碰撞融合

以木星为例,在太阳系刚刚形成时,木星其实也是一颗类地岩石行星,数次碰撞融合使它的质量倍增,最后达到了现在地球的15倍。质量大则引力强,这颗岩石巨星的引力至少三倍于地球,它像一台巨型吸尘器,疯狂扫荡着自己轨道附近的一切物质,把它们变成自己的一部分,然后引力也随之进一步增强。终于,它的引力大到足以将氢控制在其表面,久而久之,气态巨行星就形成了。其他三颗气态巨行星的形成过程也都与此类似。图:木星到现在依然在壮大自己

失败行星的归宿——太阳系外围空间

上文说到,在早期太阳系内,众多原行星的引力角逐使很多“小个子”行星被甩向外围(其实天王星和海王星也不是在现在的位置形成的,它们形成的位置靠近现在的木星,形成后被引力“推”到了现在的位置)。有些原行星没有被更大的行星捕获,它们顺利“外迁”到了太阳系“郊区”,在此安家了。如今,我们称它们为柯伊伯带天体。这里距离太阳50到500天文单位,冰冷而荒芜。图:广阔荒芜的太阳系外围空间

这里没有足够的物质形成巨大的气态巨行星,实际上柯伊伯带的总质量都不足地球的一半。而且这里天体间的距离实在太遥远了,引力或其他扰动很难让它们之间发生相互作用,更别提碰撞融合了。冥王星是它们中最幸运的,它至少有卡戎相伴呢。其他那些,恐怕未来要永远打光棍儿了。

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太阳系中还有哪些星球有大气层?

大行星中只有金星和火星有大气层。水星因为离太阳太近。气体都被太阳风“吹”掉了。而木星外的几颗大行星本身都是气体星球(称为‘类木行星’),所以也可以说整个行星都是“大气层”。另外有几颗卫星也有大气层。最著名的是“土卫六”-泰坦。它被怀疑是太阳系中除地球外最有希望存在生命的星球。

为什么有的行星是固态的?

原因:因为质量不一样。

1)比如大多数行星和小于行星的星球是固态的,因为它们内部压力产生的能量,顶多能使内部元素产生重新洗牌,而无法使表面洗牌成气体;

2)比如大多数恒星,其内部压力产生的能量,不仅可以满足内部元素洗牌,而且洗牌产生的最初元素可以对流到表面。由于元素都是从氢元素开始发展壮大的,致使洗牌最先对流到表面的是氢元素,直至发光释放的能量和压力产生的能量平衡。这就是气态星球;

3)比如中子星等,由于质量足够大,致使万有引力产生的压缩放热,让氢元素变成中子。即星球质量超过恒星的上限,星球又会从气态星球返回固态星球。

为什么离太阳越远的行星是气态的?

太阳系,越边远的地区的行星所受到太阳的吸引,牵扯力越小,密度当然也越小,这使得太阳系内,边缘行星都多以气态存在。

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