什麼因素決定天體性質？太陽、木星地球壓到3CM，固態還是氣態？

2020-10-18 星辰大海種花家

如果把太陽、木星和地球縮小為直徑3釐米的球體，那摸起來是固態還是氣態？

太陽是一顆G型光譜的黃矮星，木星是一顆巨型氣態行星，而地球則是迄今為止宇宙中唯一的生命星球，假如將它們都壓縮成3釐米直徑的球體，會變成什麼樣呢？

一、什麼特性決定了天體的性質？

上述三個天體：太陽、木星與地球，包含了天體誕生時候的三個主要發展可能，太陽是恆星，木星是氣態行星，而地球則是巖石質行星，那麼是天體的什麼特性決定了天體的未來的發展方向呢？

質量是決定天體性質的唯一標準

無論是恆星還是氣態行星或者巖石質行星，其誕生時無一例外都是巖石質天體，但在其發展過程中有幾個階段：

1、巖石質天體階段

這個階段三種天體的起點，因為天體的發展需要一個質心！在太空微重力條件下，一顆小行星天體即可成為某個天體的核心，只要星際物質比如其他小行星等密度夠高，那麼這個天體就會逐漸成長，慢慢成長為一顆行星！

行星的標準：能夠清理自身軌道，冥王星不行附近的柯伊伯帶，它無法自行清理，因此它被剔除出了行星行列！

為什麼土星的光環中小行星密度那麼高，不能形成行星？因為這個位置在土星的洛希極限內，天體會被土星的潮汐引力撕碎，最終慢慢掉入土星，土星光環可能會在數億年-十億年後消失！

2、氣態行星階段

當巖石質天體的質量增加方式有幾種，主要方式有引力捕獲與碰撞，前者需要質量扭曲的梯度空間來背書，而後者不需要，因此巖石質天體的門檻是很低的！但氣態行星只有一條路，引力捕獲氣體，這需要天體的質量增加到一定程度以上！

上圖是氫分子與氧分子在27℃時的平均運動速度，大家肯定會發現這速度遠小於地球的逃逸速度11.2KM/S，它們會留在地球上？氫分子不會，而氧分子會，因為密度比較小的氫分子會達到大氣高層，在陽光和高能粒子的轟擊下，很輕鬆就會脫離地球引力的舒服而逃逸，但氧分子相對密度比較大，留在大氣低層，非常不容易被轟擊逃離！

但當行星質量產生的逃逸速度遠超氫分子的熱運動逃逸速度後，這些氣體就老老實實的呆在行星表面了，而此時大量增加的物質與氣體又會賦予行星更大的逃逸速度，未來的走向就是氣態行星！因為誕生恆星系的氣體雲中氫元素豐度比任何一種元素都要高！

3、恆星階段

隨著行星質量的增加，其內核的引力坍縮能加熱機制會讓內核溫度急劇升高，當達到氫元素聚變所需要的溫度與壓力時，恆星即開始誕生！

從三種氣體的形成過程來看，氣態行星是一個關鍵的過渡階段，如果此時有足夠的星雲物質，那麼木星也許有可能成長為太陽系中第二顆恆星，也許會太陽形成伴星，但此時行星會受到兩顆太陽光的輻射，也許很難誕生生命！

二、決定天體性質的另一個要素：密度

很多恆星的質量都遠超黑洞，為什麼它們沒有坍縮為黑洞？因為在內核聚變處存在向外的輻射壓，這個輻射壓是平衡恆星的關鍵要素，如果一顆恆星超過愛丁頓極限，那麼其輻射壓超強，超強的恆星風會導致恆星物質大量流失！但如果恆星失去輻射壓，那麼內核將在沒有輻射壓支撐的條件下坍縮為白矮星、中子星甚至黑洞，而三者的唯一標準仍然是質量！

為什麼還說決定天體的另一個要素是密度？因為我們要討論的問題是將三個天體壓縮為3CM直徑的小球球時它們的特性，此時就需要密度來形容他們的特性，因為這些天體除了太陽外都不能自行坍縮！

1、以太陽的標準只能坍縮到白矮星，但很明顯3CM遠小於太陽白矮星的直徑，那麼它夠標準黑洞嗎？

將各參數代入上述史瓦希半徑計算公式，計算得太陽如果要坍縮為黑洞的話其質量不變，半徑需要壓縮到2.95千米以內！3CM直徑已經遠小於史瓦希半徑，因此3CM的太陽是一個黑洞！

2、木星也可以參考太陽的方式計算下，其史瓦希半徑為2.82M，即當木星被壓縮到2.82M半徑以下時，木星將直接坍縮為黑洞，因此3CM的木星也是一個黑洞！

3、地球的史瓦希半徑為0.00885M，也就是8.85毫米，3CM=30MM，大約是坍縮為黑洞直徑的2倍少一點，因此此時的地球是一顆中子星狀態物質！

當三個天體壓縮為3CM時，太陽與木星都無可避免的成為了黑洞，而地球成為中子星，前者已經不能氣態或者固態來形容，因為它是一個沒尺寸的點，對外唯一的表現形式是引力！而中子星仍然屬於固態，至少在表面是這樣！

相關焦點

  • 如果把太陽、木星和地球縮小為直徑3釐米的球體,是固態還是氣態
    如果把太陽、木星和地球縮小為直徑3釐米的球體，那摸起來是固態還是氣態？太陽是一顆G型光譜的黃矮星，木星是一顆巨型氣態行星，而地球則是迄今為止宇宙中唯一的生命星球，假如將它們都壓縮成3釐米直徑的球體，會變成什麼樣呢？一、什麼特性決定了天體的性質？
  • 什麼因素決定了天體是行星還是恆星?
    宇宙中存在各種各樣的天體——小行星、彗星、衛星、矮行星、行星、恆星。那麼，為什麼有些天體是像地球一樣的行星，有些則是像太陽一樣的恆星呢？是什麼決定了天體的性質呢？138億年前，最初的宇宙並沒有天體，也沒有物質，而是只有純能量。
  • 同樣都是行星,為何地球是「固態行星」,木星是「氣態行星」?
    同樣都是行星，為何地球是「固態行星」，木星是「氣態行星」？我們知道宇宙當中的星球主要分為恆星和行星，其中像太陽一樣自身能夠發光放熱，釋放出能量的就是恆星；而圍繞著太陽旋轉，包括地球在內，自身不能發光放熱的星球，就是行星。
  • 木星這樣的氣態行星,裡面有沒有固態內核?可以直接穿透它嗎?
    木星這樣的氣態行星，裡面有沒有固態內核？可以直接穿透它嗎？相信許多朋友都知道，宇宙中的行星主要分為兩大類，一類是像地球、月球這樣的固態行星，是由固態的巖石組成的；還有一類則是木星、土星這樣的氣態行星，主要的組成成分是氫氣。
  • 扒光了木星的氣體外衣，中心還會剩下什麼？
    一個需要部分想像力和對木星結構比較了解才能回答的話題，從龐大的木星頂層開始到內核，是一個由氫的氣態液態以及金屬態等漸變方式出現的結構，這個問題的關鍵是當上層的氣態氫被吹走時，下層的液態氫和金屬氫會以一個什麼樣的面目示人才比較關鍵！
  • 太陽不是氣態,也不是液態,更不是固態!等離子態也不是嗎?
    太陽的分類在普通人眼中有一些混亂，比如有說法太陽是一顆氣態恆星，又有說太陽有一顆固態內核，還有一種說法是太陽上都是極其高溫的等離子態，其實這三種說法都沒有錯，只是都不夠全面！下面我們就簡單來說說太陽到底是個什麼樣的天體！
  • 太陽到底是液態、固態還是氣態?
    我們生存的地球是一個萬事萬物都在太陽的滋潤下成長起來的，其中也包括了我們人類，所以太陽是我們生命不可或缺的物質。假如有一天我們頭頂上空，沒了太陽的蹤影，我們的地球將會變成怎麼樣？不用說，我們的地球肯定會成一片黑暗，所有的一切將會失去色彩，將成為死一般的寂靜，一切都沒有了活力。由此可見，太陽對我們的重要性。對於我們而言，太陽就是一個神聖的天體，因為它給我們帶來了光和熱。我們都知道，白天在太陽的滋潤下，光合作用是最強的，連我們所需要的氧氣也是最充足的。
  • 我們能夠穿過木星嗎?不能,因為木星是氣態星球,並不是個氣球
    太陽系統中有八顆主要的行星，它們分別是巖石行星和氣體行星。水星，金星，地球和火星都是巖石行星，而木星，土星，天王星和海王星都是氣體行星。氣體狀態下的行星中最大的就是木星，它的質量是太陽系其他七大行星質量總和的兩倍。
  • 木星是氣態行星,如果一切條件允許,降落在木星上能否穿越過去?
    既然木星是一顆氣態行星，那麼是否意味著當一切保障條件都具備時，太空人可以深入到木星內部甚至穿越過去呢？木星的形成簡史木星其實是和太陽系內其它行星一樣，都是誕生在太陽形成以後的1億年左右的時間內。在太陽系所在的區域內，上一任大質量行星在超新星爆發以後，釋放出了巨量的星際物質，包括眾多輕物質和重元素，在引力的作用下，逐漸聚合成規模宏大的星雲團。
  • 恐怖木星,曾經吞噬過無數天體,卻能夠保護地球
    一個自然美麗而異常的地球是人類生存的家園，也是一個獨特的生命星球。地球之美就在地球上，我們無法自然地看到它。只有當我們離開地球時，我們才能真正體會到地球的獨特性。儘管地球只有幾十億公裡之外的一粒塵埃那麼小，但由於其獨特的美麗，我們仍然可以在許多塵埃中找到它。即使它變成了塵埃，它也是美麗的藍色塵埃。除了地球，另一個獨特的行星是木星。
  • 木星是氣態星球，人站在木星上會發生什麼？會貫穿木星嗎？
    木星在太陽系當中，太陽是絕對的霸主，質量佔據了整個太陽系的99.86%。其餘的天體只佔到了太陽系總質量的0.14%，而在這0.14%當中，木星佔據了接近2/3的質量。因此，木星的質量佔據了整個太陽系總質量的0.095%左右。木星是整個太陽系中最大的行星。與地球這樣的巖石行星不同，木星是氣態巨行星，體積是地球的1316倍，質量是地球的318倍。
  • 太陽屬固態、液態還是氣態?都不是,是另一種形態
    在這片茫茫宇宙之中，存在著不計其數的天體，而恆星則是最為重要的一種。每時每刻都在發生的核聚變反應，讓每一顆恆星都能達到數千萬攝氏度的超高溫度，而溫度往往決定了物質所處的狀態。我們普遍了解的物質形態有固態、液態和氣態三種，但在宇宙範圍內，物質的狀態並不局限於這三種，其實還有其它形態。我們最為熟悉的太陽，就是一個十分獨特的存在。
  • 宇宙最恐怖的行星木星!如果太空人掉到木星表面會怎樣
    在太陽系中，太陽是最大的天體，木星則位列第二。那麼，木星有多大呢？ 太陽的質量是地球的33.3萬倍，是木星的1000倍。也就是說，木星的質量超過地球300倍。如果把太陽系中除木星之外的其他七大行星加起來，它們的總質量也只有木星的五分之二。 那麼，木星的質量這麼大，它是由什麼組成的呢？木星上的環境又有多恐怖呢？
  • 木星被稱為「氣態行星」,小行星撞擊木星時會「穿過」木星嗎?
    那麼，像是木星這樣的氣態行星上，是否存在「陸地」呢？我們的探測器如果登陸木星會發生什麼？會不會直接「穿過」木星？人類發射的探測器「伽利略號」，在進入木星大氣層後，很短的時間內就被木星強大的壓力摧毀，因此以人類目前的科技水平，探測器進入木星一定距離後就會被摧毀，「穿過」木星的情況是不可能存在的。木星大氣中的強大壓力，和比地球上的閃電大上一百萬倍的巨型閃電會對我們的探測造成巨大的影響，那麼宇宙中的小行星或者彗星，和木星碰撞時會發生什麼，是否也是直接「穿過」木星呢？
  • 太陽系最大兩顆氣態行星,木星和土星合併到一起,能否變成恆星?
    太陽系是我們人類最為熟悉的「恆星天體系統」，因為我們生活的地球就是太陽系中的一個成員，像地球這樣的行星，太陽系內像地球一樣圍繞太陽公轉的大行星有八顆，我們稱為「八大行星」，分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
  • 為啥氣態星球比巖石星球大很多?木星結構揭示了原因,再大會怎樣
    ，是有固態表面的，木星、土星、天王星和海王星四顆較大的行星是氣態行星，沒有明顯的固態表面。在八大行星開始形成的時候，實際上它們都是具有巖質表面的固態行星，但是木星、土星這兩顆星球獲取的物質較多，所以它們成長的也比較快，當它們的質量大到一定程度的時候，通常在到達地球的3到7倍質量時，它們自身產生的引力就足以把表面的一些大氣壓成液態，開始向著成為一顆氣態行星演變。
  • 木星是氣態行星,太空人站在木星上,會不會墜落穿越整個木星呢?
    木星是太陽系內第5大行星，並不在太陽系的宜居帶，距離太陽的距離大概是日地距離的5倍，因此接收來自太陽的能量也並不多，即便作為氣態行星的木星內部也會源源不斷的產生能量，但表面的平均溫度依然遠遠低於地球，只有零下148度，這麼低的溫度之下，人類如果想在此落腳需要配備獨特的裝備，不然連1分鐘都支撐不下去。
  • 木星的體積是地球的1300多倍,它為什麼會這麼大呢?
    太陽系當中有八大行星有規律的在圍繞著太陽公轉，而這八大行星分為巖石行星跟氣態行星。拿我們地球為例，地球的表面有巖石，所以就屬於巖質行星。木星的話，體積質量都非常的大，而且是沒有巖石表面的，所以它屬於氣態行星。
  • 在太陽系中,環境最惡劣的天體是什麼?科學家:是地球的「保鏢」
    在太陽系當中，除了地球以外，還有另外七顆行星和一顆唯一的恆星——太陽，以及各個行星的衛星和數不清的小行星。而這些天體，即使被我們認為存在生命的類地行星，在我們看來都有非常惡劣的環境，更不要說其他星球了。
  • 為何距離太陽近的行星都是固態行星,而距離太陽遠的都是氣態行星
    為何距離太陽近的行星都是固態行星，而距離太陽遠的都是氣態行星眾所周知，我們的太陽系當中有「八大行星」，根據八大行星距離太陽從近到遠排列，分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。其中非常有意思的一點是，在火星和木星之間，有一條「小行星帶」作為分界線，在小行星帶以內的行星，水星金星地球火星四個都是固態行星，而在小行星帶之外的四顆星球，木星土星天王星海王星，都是氣態的巨行星。那麼這種有趣的現象是如何產生的呢？今天小編要和大家聊的問題，就是題目中所寫的「為何距離太陽近的行星都是固態行星，而距離太陽遠的都是氣態行星」。