巖石行星vs氣態行星
在太陽系中有8大行星,其中靠近太陽的四個行星分別是水星、金星、地球和火星,它們都屬於巖石行星。而火星之外是木星、土星、天王星和海王星,它們和地球不同,不是巖石行星,而是氣態行星。
我們都知道,在宇宙中存在著萬有引力,它和質量有關,質量越大,引力就越大。人能夠站在地球上,是因為地球的引力作用和地球表面的支持力形成平衡。而地球表面的支持力來自於地球表面是固態的,可以支撐住人體。那麼問題來了,木星是太陽系中質量最大的行星,自身引力要遠比地球強得多,如果人站到木星上,木星又沒有巖石表面,那麼人會直接掉下去到木星的內核當中嗎?
人會掉到木星的「內核」中嗎?
要了解這個問題,我們首先要對木星的結構有一個概念。
我們都知道,地球上有很多種元素,其中氧元素和矽元素非常多。
但實際上,像地球這樣的天體在宇宙中是屬於少數派。因為在138億年前,宇宙大爆炸之後,逐漸形成的元素主要有氫元素和氦元素。
這兩個元素佔據了元素周期表前兩位,總量佔到了整個宇宙的99%以上。因此,宇宙中絕大多數的天體都是由氫和氦構成的,由其他元素主要構成的是少數。
木星可以算是宇宙中的多數派,它主要是由氫元素構成的。由於內核壓強巨大,木星的內核特别致密,是一個固態的核心。固態核心表面包裹有一層氦。再往外是液態金屬氫,它是超流體狀態的氫,在這種狀態下,氫呈現出了導電性。再往外則是分子氫,然後最外面的是木星的大氣層,也主要由氫構成。
由於木星離太陽的平均距離要遠遠比地球離太陽的平均距離大得多,達到了5倍的日地距離。因此,木星並不在太陽系的宜居帶內。因此,木星的溫度要比地球低很多,木星表面的平均溫度只有零下148℃左右。
如果有一艘飛船把一個太空人放到木星的上空,讓他朝著木星的方向墜落。那這個太空人必須要做好防護,否則還不得進入到木星的內部,就會被凍死。
我們假設太空人裝備了「理想」的裝備,這個裝備可以確保他在任何條件下都能活下來。那麼當太空人向下墜落時,首先和太空人接觸的就是大氣層了。由於木星的質量要比地球大很多,因此,引力也要大很多。在木星上的重力加速度達到了24.79m/(s^2),要知道在地球上也就是9.8m/(s^2)。這說明在木星上空自由落體的加速度會比地球上快很多。由於木星的大氣層是氣態氫,所以太空人會一直加速下墜,並不會受到什麼阻攔。
不過,由於加速度過快,因此,速度也很快。這就會產生一個問題:太空人會與大氣層中的物質發生摩擦,這使得太空人與大氣層接觸的地方急速升溫,這個問題實際上在人造探測器返回地球時也會遇到。
除了快速下墜,由於木星的自轉速度是太陽系八大行星中最快的,木星赤道的自轉線速度達到了12.6km/s,這大概是地球赤道自轉線速度的27倍。這使得木星表面的風速都超級快,隨便一陣風的風速都至少達到100m/s。地球上一般情況下風速都很低,只有0.5m/s,即便是地球上最強的颶風,風速也不過只有50m/s。也就是說,地球上颳得最猛的風也不到木星上隨便一陣風的風速的一半。木星上的「眼睛」實際上就是木星表面的風暴。
所以,太空人在下墜時,除了下墜速度很快,同時還會被木星上的風颳得到處晃,而且速度也相當的快。
當然太空人下墜到一定程度後,就會發現開始看不到「光」了。這是因為太陽光已經無法進入到這裡,這和「地球表面海洋達到一定深度後也看不到光」是一個道理。不僅是漆黑一片,和深海一樣,同時伴隨著的還有壓強的增大和溫度的升高,當達到木星雲層以下700公裡左右,壓強可以達到上千倍的地球大氣壓。
太空人最終會下墜到雲層以下2萬多公裡的地方,這裡的壓強達到了大氣壓的200多萬倍,同時溫度達到了6000度以上。此時,周圍的環境就是液態金屬氫,它可以給太空人提供浮力。所以,太空人下墜到一定程度後,液態金屬氫提供的浮力就可以和重力平衡,使得太空人只能在一定的範圍內上下浮動,這類似於懸浮在水中的物體一樣。
所以,太空人穿著的裝備是理想的,那麼太空人並不會一直下墜到木星的核心,而是達到一定程度後就會達到平衡點,開始上下浮動,而不會抵達木星的核心,更不會貫穿木星。
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