行星的最高溫度可以達到多少?

侶意


宇宙中的恆星才是發光發熱的天體,它們的表面溫度都非常高,比如我們的太陽的表面溫度達到了5600攝氏度,所以它可以向外輻射大量的熱量和光線,有的恆星的表面溫度甚至能達到幾十萬攝氏度,這樣的恆星的光度都非常高,不過也有的小質量恆星表面溫度只有2000多攝氏度,比如很多紅矮星,它們的溫度就在2000~3800℃之間。




行星則是不發光不發熱的天體,所以絕大多數恆星的表面溫度都是很低的。但是如果行星距離恆星比較近的話,那麼它就會受到主恆星光照等能量輻射的影響,導致出現表面溫度很高的情況。

比如我們太陽系的水星,其被太陽直射的區域的溫度可以高達430攝氏度;而宇宙中有些距離更靠近主恆星的行星,其表面溫度在1000攝氏度以上,如果是巖質行星,那麼它的表面會被曬化成熔岩。



宇宙中也有很多熱木星,它們都是距離主恆星很近的大質量行星,受到主恆星的能量輻射很強,因此其大氣層溫度很高,有的甚至高達數千攝氏度,這樣的大質量行星通常都有磁場,由於他們距離主恆星比較近,所以接收到的恆星風比較強,因此在它們的兩極地區,會有著強烈的極光現象出現,其亮度是地球上極光亮度的成千上萬倍。


已知宇宙中表面溫度最熱的行星是KELT-9b,它是天鵝座中的一顆行星,距離地球650光年,觀測發現這顆行星的表面溫度高達4327℃,而宇宙中絕大多數的紅矮星的表面溫度通常都不超過3000攝氏度,所以可以說這顆行星的溫度比大多數的恆星溫度還高。

行星的表面溫度高,有一個先決條件就是其所在的主恆星的表面溫度高,這顆行星所在的主恆星體積是太陽的3.5倍,氣溫高達9897℃,而KELT-9b離其主恆星非常近,公轉週期只有1.5天,也就是說,它上面的一年只有一天半。正是主恆星巨量的熱輻射導致這顆行星的溫度非常高。




KELT-9b正是一顆熱木星,它和木星一樣是一顆氣態巨行星,其體積比木星大3倍,不過密度只有木星的一半,它的上面被認為具有壯觀的極光現象。由於表面溫度實在太高,所以它公轉時也發著光,可以稱它是一顆會發光的行星。而且它有條彗星似的尾巴,延伸在軌道上長達多半圈,這也體現了它的主恆星,巨大熱量輻射下的蒸發現象。



行星的內部溫度比較難測量,通常也是質量越大的行星,內部溫度越高,在我們太陽系中,木星的內部溫度最高,約3萬攝氏度左右,不過宇宙中有些質量在木星的10倍以上的,內部還沒有發生氘核聚變的行星,在剛形成的時期,內部溫度可高達一二百萬攝氏度,但是到不了點燃氘核聚變的程度,因為一旦點燃,那麼這個星體就不能稱為行星了,而是應該稱它為褐矮星了,而且氘核聚變一旦點燃,這顆星體的內部和表面溫度都會陡然升高。


人類的方向


行星的最高溫度可以達到多少?太高溫應該會分崩離析吧?

溫度要高到讓行星分崩離析,究竟需要多少度?我們可以借用理想氣體公式來計算一下。

圖示:氣體的熱運動。

理論上說,只要溫度高到構成行星的原子們能脫離行星引力的束縛就行。因為,溫度的本質是分子原子的熱運動,運動速度越快,溫度就越高,而運動速度越快,就越有能力脫離行星的引力。

而按照分子運動理論:分子的平均動能正比於體系的絕對溫度。

Kb是玻爾茲曼常數,T為絕對溫度。宏觀物體只需要達到11.2km/sec,就能脫離地球引力。這就是說,如果構成地球的每個原子的平均速度都達到11.2km/sec,那地球就完蛋了。這些原子就會逃離地球引力場,地球就在太空中蒸發成一團圍繞太陽運動的氣體雲。如果速度更快,這團氣體雲甚至還能逃出太陽系呢。

圖示:宇宙中高速飛行的一團氣體雲。1963年,由天文學家史密斯發現。也許就是某個被燒烤的行星的殘骸呢。


根據公式可得,大約需要13.9萬度,才能讓地球變成一團繞太陽運轉的一團氣體雲。

計算過程如下:

首先算出,地球原子的平均質量,然後把速度、玻爾茲曼常數等代入公式,就能算出T。

而地球原子的平均質量,可以通過地球總質量除以地球估算的原子數得到。

地球的總質量為:5.9722 × 10^24千克

地球的總原子數為:1.3×10^50個原子

那麼平均每個原子的質量為:4.594×10^-26千克

而kb的值為:

那麼我們將這些數字代入上面那個公式,那麼可以算出T = 1.3913×10^5,即大約13.9萬度,地球就會分崩離析。因為,理論上,平均每個原子的速度都達到了逃逸速度。這絕對是個非常誇張的溫度,因為太陽的表面也才5500°C。


當然,這個問題實際上可能複雜得多,這畢竟只是理論計算,而且套用的是理想氣體公式來算的。也許需要更高的溫度才能做到讓一個行星蒸發,畢竟分子熱運動的方向是隨機的,它們會互相妨礙對方的逃離。比如,在地球表面,空氣分子的平均速度為461m/sec。但是我們對此沒啥感覺,因為這些分子彼此碰撞,不會朝一個同一個方向前進。否則,我們早就死了。畢竟,持續速度超過70米/sec的風就已經是超強颱風或颶風了。


真要想知道答案,總結出靠譜的行星燒烤公式,需要有黑科技的天頂星人去多做幾個行星燒烤試驗來進行研究,也許才能最終知道答案吧。但別來燒烤地球就行,淚。

燒烤地球

如果有黑科技的天頂星人,真用地球來做實驗。那麼隨著溫度的升高,地球就會慢慢融化,在地球上融化溫度最高的是石墨形式的碳,它需要高達3,675 °C的高溫 ,不過碳不靠譜,因為它會和其他物質發生化學反應,無法保持在石墨狀態。如果用金屬的融化溫度做指標,那麼鎢的熔點最高達到3,407 °C,這就是從前的白熾燈泡用過碳絲和鎢絲的原因。但是熔融狀態的行星,不會分崩離析,事實上在行星形成的過程中,就經歷過熔融的過程。行星冷卻之後才形成了地核、地幔和地表這樣的分層結構,而正因為有過熔融的過程,所以密度大的金屬才能沉積到行星的中心去。

圖示:地核的溫度很高,高達7000°C,但由於高壓的原因,地核內芯並不是氣體而是固體。


當然,隨著地表溫度進一步升高,最終所有元素都會氣化,所有化學鍵都會被破壞,分子都會變成原子。當鎢氣化之後,地表所有元素都會氣化,鎢的氣化溫度是5660 °C。而太陽的表面溫度也才大約5500 °C,這就是說鎢在太陽表面還能保持液態呢。目前,天文學家在宇宙中發現的,真實存在的,表面溫度最高的行星達到了4327℃,大多數金屬都會氣化,但它依然是顆行星。

圖示:2018年《Nature 自然》期刊上發表了一篇論文,天文學家觀察到一顆巨大的氣態行星KELT-9b,它離它的母星非常近,而它的母星表面溫度大約是太陽的兩倍達到上萬度,所以這顆行星就被它的恆星燒烤著。天文學家在它的大氣層中觀察到鐵和鈦原子蒸汽。據估算其表面溫度高達4327℃。


恆星質量越大,表面溫度就會越高,其顏色也會從紅向藍變化,比如上圖的恆星邊緣就是一層藍光,目前已知表面溫度最高的藍超巨星,達到36,000-40,000開爾文,當溫度這麼高的時候,開爾文這個單位和攝氏度也就沒差別了。

圖示:藍超巨星,Eta Carinae,距離太陽大約7,500光年。Eta Carinae可能是太陽半徑的180倍,其表面溫度為36,000-40,000開爾文


如果地球被放到這樣的藍超巨星上,那麼地球就會成為一團氣體,不過這團氣體也將成為該藍超巨星的食物,無法逃離。


您認為要多少度才能把地球給蒸發了呢?


三思逍遙


答:天體的質量基本決定了天體的性質,行星和恆星間的距離,影響著行星的表面溫度;在不同的恆星系統中,甚至行星的表面溫度比其他恆星的表面溫度還高。


比如天鵝座行星KELT-9b,是一顆在2017年發現的氣態行星,距離地球650光年,繞著一顆溫度高達9900℃的恆星繞行,公轉週期1.5天,距離恆星表面只有大約500萬公里,幾乎是貼著恆星運行,導致這顆行星的表面溫度高達4300℃,是人類目前發現表面溫度最高的行星。

我們太陽系的八大行星,從內到外平均表面溫度分別是:水星(180℃)、金星(475℃)、地球(15℃)、火星(-55℃)、木星(-120℃)、土星(-160℃)、天王星(-190攝氏度)、海王星(-220攝氏度)。

可以看出,整體趨勢是距離太陽越遠,行星表面的平均溫度越低,其中金星溫度反常,是因為金星表面厚厚的大氣層導致的。


在恆星輻射可以忽略的地方,或者說一顆行星完全背向太陽的一面,行星面對的宇宙溫度低至-270℃,表面的熱量會輻射到宇宙中去。

在天鵝座行星KELT-9b上,就是因為距離太陽太近,接收到的太陽輻射量太高,高達4300℃的表面溫度,表面基本就是一片岩漿海洋,在自身引力的作用下,行星物質還能聚集成一團,但是遲早會被恆星吞噬掉。


距離地球最近的恆星是比鄰星,比鄰星的表面溫度為2600~3100K,還沒有行星KELT-9b的表面溫度高;但是恆星不是以表面溫度來定義的,而是以內部是否發生核聚變反應來定義的,天體內部是否發生核聚變,主要取決於天體的質量。


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艾伯史密斯


能夠自身發光和發熱,內部有沒有產生核聚變反應,是區別恆星和行星的重要指標,而能不能產生核聚變反應,又是以星體質量決定。所以行星質量有上限,一旦超過質量上限,就向恆星進化。

那麼,由此可以得知,行星本身不會自身發光和發熱。所以,行星溫度的高低取決於離主恆星的距離和自身的質量等等。表面溫度大多取決於離主恆星的溫度,而中心溫度和質量有關。質量越大,中心溫度越高。



以太陽系為例,由距離近到遠,我們來看看各行星的平均地表溫度。水星地表平均溫度(攝氏):452℃。金星為464℃,地球15℃,火星-65℃ 木星-110℃,土星-140℃,天王星-195℃,海王星-200℃。金星之所以會高於水星,是金星濃密的大氣層造成的恐怖溫室效應。


而內部溫度的話,目前整個太陽系,就是木星了,木星是整個太陽系其它行星質量總和的2.5倍,為地球318倍。集中了太陽系千分之一的質量,所以它的質量是非常巨大的,內部溫度也是最高的,超過3萬℃。是地球內部溫度的6倍。

所以行星的溫度到底有多高,這個不太好回答,可能距離我們遙遠的宇宙深海,某顆行星太過於靠近恆星,而恆星溫度也非常高的話,這顆行星也是具有非常高的溫度的。行星TRES4,或許是目前已知最熱的。



這顆行星距離地球大約1400光年,在武仙座裡發現,半徑大約是木星的1.7倍,但質量沒有木星大,但是它距離它的主恆星非常近,加上是一顆氣態行星,推測它的表溫度可能超過1500℃。


光年之外zyn


從目前對溫度觀察還沒有發現溫度的上限,但是卻發現了絕對零度。那是因為溫度的是分子運動的表現方式,沒有發現溫度上限,說明還沒有發現分子運動的上限。現在迴歸正題,行星溫度,行星是不會自己發光發熱的,所以行星溫度的變化大都依賴主恆星,所以他的溫度是不會超過主恆星的溫度的,現在說恆星是通過聚變來發光發熱的,所以恆星體積越大,他的聚變能力就越強溫度自然越高,而同樣質量的恆星半徑越小,溫度越高。所以恆星溫度也都是千差萬別,現在已知最高溫度的恆星大概為20萬攝氏度左右。代表恆星死亡的中子星和白矮星,他的溫度更高,因為他是由恆星核心塌陷而成,表面溫度達到幾百萬度核心更是達到億度,這就是為啥太陽變成白矮星後地球就會變成煉獄。現在可以想象行星的溫度變化了吧。





天空niu


最高溫度可達四百三十度,最低零下一百六十度。


平常人246089341


除了地球,沒有人可以肯定這些星球溫度,如果要做大概判斷,那麼就按照不同星球和太陽系的距離去判斷。當然果然是這樣。


user4087351814816


極限低和極限高都存在


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