為什麼木星,土星不是固態的?

梁圓圓

太陽系八大行星可以分為兩類,較大的四顆行星是氣態行星,較小的四顆行星是巖質行星,水星,金星,地球和火星四顆行星質量較小,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。



這些行星之所以是這個樣子,當然是有其原因的,但歸根結底,還是和它們的質量有關係。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。


當星球吸附的物質再繼續增多,那麼它本身的引力也就更強,就可以大量吸附宇宙中最多的氫元素和氦元素(兩者佔宇宙元素總量的90%以上),這樣星球的大氣層中將會大部分都是氫元素和氦元素,星球會隨著成長質量越來越大,大到一定程度的時候會將氫元素也壓成液態,也就是液態氫了,星球的質量在繼續增大,那麼液態氫就會被壓成金屬氫,這樣一來,一顆木星模式的氣態巨行星就形成了,其從內到外的結構模式基本就是巖質和金屬核心→固態金屬氫→液態氫→氫元素為主的大氣層。


木星,土星都是如上這樣的結構模式,天王星和海王星近似於這樣的模式,它們都屬於氣態行星。

太陽系八大行星中木星最大,它的質量是地球的330倍,體積這是地球的1300倍,內部的溫度高達3萬攝氏度,如果木星繼續增大的話,那麼它內部的壓力就會越來越強,溫度也會越來越高,當木星的質量增長到目前質量的13倍的時候,那就可以引發內部的氘核聚變,從而成為一顆褐矮星,而當它的質量增長到目前的80倍的時候,它就可以完全引發內部的氫核聚變從而成為一顆恆星,不過即便如此,它也只是一顆紅矮星,因為它的質量較小,發出的光也不強,和太陽還是完全沒法比較的,因為太陽的質量是地球的33萬倍。



科普大世界

原因在於太陽,在太陽系形成初期,太陽通過吸積盤點燃了熱核反應,因此太陽風開始作用於太陽系,太陽風是從太陽的冕洞中刮出,又叫"恆星風",速度約幾百千米每秒,在太陽風的作用下,較輕的氣體被吹到了外太陽系,形成了氣態行星,較重的物質留在了內太陽系,質量最大的是離太陽最近的水星,水星是一個幾乎用鐵組成的行星。


由於太陽系氣體較多,所以形成的氣態行星都是巨行星,但是外太陽系也有固態物質,這些物質形成了氣態巨行星巨大的石核。
比氣態行星更遠的是位於柯伊伯帶的冥王星,而冥王星確實個固態矮行星,這是因為太陽風沒有能力把氣體吹向柯伊伯帶了。


回到未來sl

答:木星、土星、天王星和海王星,是太陽系的四大氣態行星,但並不是說它們完全呈氣態,而是說該星球上沒有明顯的固態表面。


比如木星,其內核就是固態的金屬氫;其他三個氣態行星一樣,內部擁有固態或者液態的內核。



因為這些巨行星的質量過於龐大,使得星球表面擁有厚厚的大氣層,大氣層內部壓力超高,當超過氣體的臨界參數時,這些氣體只能以超臨界的狀態存在,這時候氣態和液態沒有了區別。

繼續往下深入,從氣態的大氣,過渡到超臨界的大氣,再到固態的內部物質,它們之間沒有明顯的界限,也就是說你在這些星球上,找不到明顯的固態表面,所以才稱之為氣態星球。


而不是我們認為的——氣態星球全部是氣態的形式!這個理解是完全錯誤的!



之所以氣態星球的密度低,是因為這些巨行星擁有厚厚的大氣層,我們在計算巨行星直徑時,包含了緻密大氣層的,所以平均了整個星球的密度。



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