温度最接近地球的行星 行星的最高温度可以达到多少?( 二 )


图示:宇宙中高速飞行的一团气体云 。1963年,由天文学家史密斯发现 。也许就是某个被烧烤的行星的残骸呢 。
计算过程如下:
首先算出,地球原子的平均质量,然后把速度、玻尔兹曼常数等代入公式,就能算出T 。
而地球原子的平均质量,可以通过地球总质量除以地球估算的原子数得到 。
【温度最接近地球的行星 行星的最高温度可以达到多少?】地球的总质量为:5.9722×10^24千克
地球的总原子数为:1.3×10^50个原子
那么平均每个原子的质量为:4.594×10^-26千克
而kb的值为:
那么我们将这些数字代入上面那个公式,那么可以算出T=1.3913×10^5,即大约13.9万度,地球就会分崩离析 。因为,理论上,平均每个原子的速度都达到了逃逸速度 。这绝对是个非常夸张的温度,因为太阳的表面也才5500°C 。
当然,这个问题实际上可能复杂得多,这毕竟只是理论计算,而且套用的是理想气体公式来算的 。也许需要更高的温度才能做到让一个行星蒸发,毕竟分子热运动的方向是随机的,它们会互相妨碍对方的逃离 。比如,在地球表面,空气分子的平均速度为461m/sec 。但是我们对此没啥感觉,因为这些分子彼此碰撞,不会朝一个同一个方向前进 。否则,我们早就死了 。毕竟,持续速度超过70米/sec的风就已经是超强台风或飓风了 。
真要想知道答案,总结出靠谱的行星烧烤公式,需要有黑科技的天顶星人去多做几个行星烧烤试验来进行研究,也许才能最终知道答案吧 。但别来烧烤地球就行,泪 。
如果有黑科技的天顶星人,真用地球来做实验 。那么随着温度的升高,地球就会慢慢融化,在地球上融化温度最高的是石墨形式的碳,它需要高达3,675°C的高温,不过碳不靠谱,因为它会和其他物质发生化学反应,无法保持在石墨状态 。如果用金属的融化温度做指标,那么钨的熔点最高达到3,407°C,这就是从前的白炽灯泡用过碳丝和钨丝的原因 。但是熔融状态的行星,不会分崩离析,事实上在行星形成的过程中,就经历过熔融的过程 。行星冷却之后才形成了地核、地幔和地表这样的分层结构,而正因为有过熔融的过程,所以密度大的金属才能沉积到行星的中心去 。
图示:地核的温度很高,高达7000°C,但由于高压的原因,地核内芯并不是气体而是固体 。
当然,随着地表温度进一步升高,最终所有元素都会气化,所有化学键都会被破坏,分子都会变成原子 。当钨气化之后,地表所有元素都会气化,钨的气化温度是5660°C 。而太阳的表面温度也才大约5500°C,这就是说钨在太阳表面还能保持液态呢 。目前,天文学家在宇宙中发现的,真实存在的,表面温度最高的行星达到了4327℃,大多数金属都会气化,但它依然是颗行星 。
图示:2018年《Nature自然》期刊上发表了一篇论文,天文学家观察到一颗巨大的气态行星KELT-9b,它离它的母星非常近,而它的母星表面温度大约是太阳的两倍达到上万度,所以这颗行星就被它的恒星烧烤着 。天文学家在它的大气层中观察到铁和钛原子蒸汽 。据估算其表面温度高达4327℃ 。
恒星质量越大,表面温度就会越高,其颜色也会从红向蓝变化,比如上图的恒星边缘就是一层蓝光,目前已知表面温度最高的蓝超巨星,达到36,000-40,000开尔文,当温度这么高的时候,开尔文这个单位和摄氏度也就没差别了 。
图示:蓝超巨星,EtaCarinae,距离太阳大约7,500光年 。EtaCarinae可能是太阳半径的180倍,其表面温度为36,000-40,000开尔文
如果地球被放到这样的蓝超巨星上,那么地球就会成为一团气体,不过这团气体也将成为该蓝超巨星的食物,无法逃离 。


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