03.06 為什麼水星那麼小,離太陽那麼近卻沒被太陽吞噬?

大名42


在我們的潛意識裡,總覺得水星離太陽非常近,尤其是有些合成的圖像看起來水星基本上就和太陽挨在一起!這是一種錯誤的誤導。下面我們就看下水星和太陽的實際距離,水星現在為什麼沒被太陽吞噬,那麼在未來呢?結局會是怎樣?

水星軌道4600萬公里,是太陽直徑的30倍

水星每88天繞一個完整的軌道運行一週,白天的溫度達到了令人窒息的400°C,或大約800°F。

由於水星的體積很小,平均半徑只有2440 km,甚至比一些天然衛星(土衛六)還要小,這樣的質量也沒有足夠的引力來保住自己的大氣層,再加上炙熱的高溫、離太陽的距離,水星的整個大氣層已經完全被太陽風剝離了。

與我們地區相比雖然水星的溫度很熱,環境惡劣,但是我們要記住水星離太陽仍然有4600萬公里的距離。與太陽本身的直徑相比,水星軌道的大小是太陽直徑的30多倍。因此水星真的離太陽很遠。

水星為什麼沒被太陽吞噬

相信你看了水星的實際距離,也能認識到不存在我們所擔心的為何水星這麼小,離太陽近為何沒有被太陽吞噬,根據牛頓的萬有引力定律,距離的變化、質量的變化只會影響到行星的軌道週期,而且行星軌道還十分穩定並不會直線撞向太陽。

因此就算水星的軌道半徑縮了一半,無非就是公轉速度加快而已,不會造成什麼直接的後果。

但是我們都知道牛頓引力是廣義相對論的近似值。在廣義相對論下,不僅是水星,包括地球在內也不會永遠在穩定不變的軌道上運行。

首先水星的軌道會發生進動,每個週期的軌道會出現誤差,甚至在太陽系中每個行星的軌道都不是一個閉合的橢圓,都存在微小的誤差,這是由於廣義相對論下的軌道衰減,也就是引力輻射造成的。因此水星的軌道目前在緩慢的縮減,最終會螺旋撞向太陽。但這個過程還是非常非常緩慢。

在水星螺旋靠近太陽的同時,還會發生另外一件事!這對水星來說也是致命的。而且我們可以在宇宙中觀察到這種驚人的現象。

離母恆星比較近的行星,會被高溫蒸發掉

在宇宙中存在一些擁有行星的恆星系統,它們的行星離母恆星非常近,甚至是幾倍的恆星直徑。像這樣離母恆星比較近的行星非常容易觀察到,因為行星離母恆星越近,對母恆星造成的軌道擺動越嚴重,並且這些行星也非常頻繁地從母星前面經過,會擋住一小部分光線。

水星現在的情況是,雖然它相對來說離太陽近,大氣被太陽風剝離,但是,至少水星表面的岩石還是安全的。

如果一顆行星的軌道離母星不斷地靠近,那麼它的表面地岩石都可能不保,這聽起來有點不可思議。

下面就是我們觀察到地真實情況!當一顆行星在一顆恆星前面經過時我們應該看到什麼?

我們應該看到,當行星穿過母星時,一小部分恆星的光應該被阻擋,而且會不斷地增加,當行星穿過恆星中心時達到最大值,然後當行星再次遠離恆星時恆星光以對稱的方式變化。當這顆行星繼續繞恆星運行時,這種模式會不斷的重複。

但是科學家觀測恆星KIC 12557548時,光線曲線是下圖這樣變化的:

這條曲線有些不對稱。下降的速度和上升的速度比預期的都要慢得多。據我們所知,這隻能意味著經過恆星的行星發生了一件事:這個星球有尾巴!

在我們的常識裡,尾巴是彗星的,怎麼可能是行星的,而且一顆連大氣都沒有的行星怎麼可能有尾巴呢?

由於觀察到的這顆行星公轉週期只有15個小時,離母恆星非常近,表面的溫度很容易接近2000°C(3600°F),在真空的太空中,這樣的高溫足以讓一顆行星沸騰!換句話說,這顆行星的岩石正在以原子的形式被蒸發!

根據蒸發的速度,整個行星很可能在1億年後消失。這似乎是一段很長的時間,但這個時間相對於我們太陽系來說只相當於2%!

因此許多研究得出的結論是,行星不是永恆的物體也會死亡,這可能是未來水星被完全蒸發的情況!

那麼根據上文我們就能很容易得出水星在未來會發生什麼?

  • 公轉速度加快,但是會穩定的運行

  • 在引力輻射的作用下軌道會發生衰減
  • 螺旋靠近太陽
  • 在太陽的高溫下,水星會被蒸發

就像我們觀察到恆星KIC 12557548的這顆行星一樣,一個原子一個原子慢慢的被母恆星蒸發掉。

這就是水星為什麼現在不會被太陽吞噬,而在未來有可能被太陽蒸發掉。


量子科學論


事實上,我們通過八大行星的公轉速度,就可以看出一些端倪。


我們就從離太陽由近到遠的行星來看看它們到底是怎樣的運行。離太陽最近的是水星,水星的公轉週期為87.70天,平均軌道速度為每秒47.89千米。第二為金星,它的公轉週期為224.701天,平均軌道速度為每秒35.03千米。第三是我們的地球,公轉週期為365天5時48分46秒,也就是一年,平均軌道速度為每秒30千米。

而後面的火星,木星,土星,天王星和海王星的公轉週期分別為1.88年,11.86年,29.5年,84年和165年。平均軌道速度分別為每秒24.13千米。每秒13.06千米。每秒9.64千米。每秒6.81千米和最後的海王星每秒5.43千米。


由此我們可以看出,離太陽越近的行星公轉速度越快。當一個物體圍繞一個物體做圓周運動的時候,會產生一個向外的力,這種力產生的現象稱為離心現象,速度越快,離心力(虛擬)越大。離太陽越近,表示太陽引力效果越強,想要對抗越來越強的引力,就必須使公轉速度加快,以產生足夠的離心力對抗引力,使二者平衡。所以水星雖然是離太陽最近的,但是它卻是公轉速度最快的。由此產生的離心力太陽引力也是沒辦法的嘍~

說到這,大家不要以為行星是智慧生命,還懂得這些,會自己調節自己的速度。其實,這個是必然結果。

簡單來說就是太陽引力對行星的吸引,造成行星會向太陽靠近,而行星由於距離遠近的不同,所受引力的大小也不同,在靠近太陽時,重力加速度是不一樣的。越離得近的加速度越大,所以速度也就越快。

這裡面其實這麼說其實很籠統,但知道為何離得越近速度越快就好啦!


壹點科譜


從軌道的角度來看,水星離太陽僅有5790萬公里,5790萬公里是什麼概念呢,大概就是地球到火星這麼遠,火星到地球最近的距離大概是5500萬公里。

所以水星離太陽實際上非常近,據一些科學家分析認為,如果我們站在水星看太陽,太陽的大小大概是地球上的八倍。

既然水星離太陽這麼近,為什麼沒有被太陽吞噬呢,答案是因為水星的公轉速度很快,事實上從某個角度上來說,太陽系內的所有天體都要被太陽吞噬。

因為太陽的引力是指向太陽中心的,這個指向太陽中心的力,會將一定範圍內所有的物體都拉向太陽的中心。

但包括八大行星在內的天體,都在不停的圍繞太陽進行旋轉,而旋轉會產生離心現象,這種離心現象可以和向心力持平,於是天體和太陽中心的距離就不會發生變化。

所以只要天體仍然在運動當中,就不會被太陽的引力拉向太陽中心,自然也就不會被吞噬。

所以水星是否會被太陽吞噬,不在於它的體積有多大,而在於它的速度有多大,如果說今天的水星突然停止轉動,它立刻就會被太陽吞噬。

因為水星的速度為零時,自然就不存在所謂的離心現象了,這個時候太陽的向心力會將水星拉向太陽表面,然後徹底吞噬掉.....


種植恆星


關於這個問題,我們來聽聽水星是怎麼說的?水星:“我雖然很小,又距離太陽最近,但並不意味著我會被太陽吞掉。我有避免被太陽吞噬掉的絕招,那就是我是八大行星中跑得最快的。”

“我雖然被人們叫做水星。”水星繼續說道,“但是我是太陽系中八大行星夥伴中距離太陽最近的一顆,距離太陽只有5800萬公里,幾乎只有地球到太陽距離的三分之一。白天的時候我都被太陽烘烤到了400多度,哪裡還有什麼水分能夠保存住?”

圖示:水星

水星表示:“生活著太陽的身邊並不容易,在太陽的面前我(水星)就像西瓜面前的一粒芝麻那麼大。太陽強大的引力時刻都想把我拉到它的懷抱中。為了避免被太陽的引力拉過去,我必須一刻不停的飛快旋轉,這樣才能不至於掉到太陽上去。我(水星)只用大約88天的時間就圍繞太陽轉一週,公轉速度達到了每秒鐘47.87公里。可以和地球比較一下,地球圍繞太陽公轉的速度只有30公里/秒。在太陽系八顆大行星中,我是跑的最快的。因此人們又給我取了一個名字叫做墨丘利,即信使之神。腿跑得快,最適合送信了。”

圖示:水星和太陽

“我只有通過飛快的旋轉來對抗太陽的引力,在不至於被太陽吞噬掉。這個規律適用於太陽系中的所有天體和地球上空的人造衛星。像地球,如果它圍繞太陽旋轉的速度是30公里/秒,如果轉的慢了,也會掉到太陽上去。地球上空的人造衛星也是這個道理。人造衛星圍繞地球旋轉不掉下來,速度至少要達到7.9公里/秒。”

圖示:太陽變成紅巨星最終會吞噬水星

水星最後說:“雖然現在我圍繞太陽飛快的旋轉就不會被太陽吞噬掉,但是未來還是難逃被吞掉的厄運。再過大約50億年,太陽就會變成一顆紅巨星。這時候的太陽像吹起來的氣球,會膨脹的非常大。太陽的表面會膨脹到地球的附近。這樣我(水星)和金星都會被膨脹的太陽吞入腹中,那時候轉的再快也無濟於事了。”

這就是水星的命運,暫時和太陽相安無事,但遲早會被太陽吞掉!


兔斯基聊科學


對於任何一個初次接觸天文學的人來說水星都是最“名不副實”的天體


因為一般人的直覺就是水星肯定有水,但實際上它是距離太陽最近的行星,向陽的一面溫度最高可達427℃,背陰面則降至-173℃,可謂是太陽系內環境最惡劣的星球之一。

相比地球和太陽之間一個天文單位的距離,水星距離太陽僅僅只有0.38個天文單位(5700萬公里),這意味著在水星上看到的太陽要比在地球上看到的太陽大8.31倍,視覺效果是極其震撼的。


然而看到這裡有些人肯定就有疑問了,因為太陽佔了太陽系總質量的99.86%,水星不但距離太陽僅0.38個天文單位,而且還是太陽系最小的行星,那麼為什麼它沒有被太陽的引力拉扯進而墜落到太陽內呢?

這個問題的答案在古典物理時代就被找到了

在1687年發表的《自然哲學的數學原理》中,天體的引力強度是和距離的平方呈反比,而小質量天體想要不被大質量天體“吸入囊中”的話就只能保持高速公轉狀態,唯有如此產生足夠強的“離心力”來對抗太陽引力。


水星作為距離太陽最近的行星其公轉速度達到了47.4km/s,正是如此高的速度才產生了足夠的“離心力”從而得以不墜入太陽中。

2018年8月12日發射的“帕克”太陽探測器的第一個近日點只有2400萬公里,此後它將在7年內7次環繞太陽並將近地點距離縮短到616萬公里,屆時的它為了抵抗太陽引力也會將速度提升到192km/s從而獲得足夠的“離心力”保證自己不墜入太陽。


從物理學角度來看任何物體只要速度夠快就可以“無視”除黑洞以外所有天體的引力,而這種“無視”只和物體運動速度有關,和質量以及體積沒有任何關係。

所以說水星之所以體積質量雙小但卻沒墜入太陽的原因就是,它的公轉速度足夠快


宇宙觀察記錄


理論上分析,只要速度足夠快,就不會被太陽吞噬。水星距離太陽約為5800萬千米,相對於地球的1.5億千米確實很近,但水星公轉速度足夠快,約為48公里/秒,而地球公轉速度為30公里/秒!正是擁有非常快的公轉速度,讓水星不會掉進太陽裡,被太陽吞噬!

同時,也正因為水星相對很小,就更不容易被太陽吞噬,如果水星質量更大,意味著太陽對水星的引力會更大,這時候就需要更大的公轉速度產生更大的離心力對抗太陽的萬有引力!

所以,在太陽系內,八大行星距離太陽越近,運行速度就相對越慢,距離太陽越近運行速度就越快!

太陽的逃逸速度約為620公里/秒,意味著以這個速度飛行就可以逃離太陽的引力,成為圍繞太陽系運行的天體,類似圍繞地球運行的衛星!

因此也可以看出,天體的大小並不是最主要的,在宇宙裡速度極為關鍵,通過天體的運行速度,科學家們也能夠發展一些宇宙中暗藏的規律和未知事物,比如暗物質的發現就是通過觀察星系邊緣天體的異常運動速度才知道的!


宇宙探索


水星的體積是6.083×10¹⁰㎞³, 月球的體積是2.199×10¹⁰ ㎞³,大概是3個月球那麼大。

首先,水星離太陽近嗎?八大行星離水星是離太陽最近的,每87.968個地球日繞行太陽一週。也因為近,水星表面平均溫度約452K,變化範圍從90-700K,是溫差最大的行星。白天太陽光直射處溫度高達427℃,夜晚太陽照不到時,溫度降低到-173℃

但是這近也是相對而言的,水星距離太陽5790萬千米,作為參考,火星最近的時候距離地球約為5500萬公里,好奇號火星車於2011年11月發射,2012年8月成功登陸火星表面,共花費近10個月時間才能到達火星。

所以你還會覺得水星離太陽近嗎?

我們要知道,美國發射的帕克探測器的目標是抵達距離太陽表面大約610萬公里的位置,雖然太陽有很大的吸力,但是探測器的速度避免了被吸引進。

水星也是同理,水星的平均軌道速度:47.89千米/每秒,從而避免了被太陽吸進去。


胖福的小木屋


相比起其他行星,水星確實較小,並且還是靠近太陽的行星,但這與水星會不會被太陽吞噬沒有直接聯繫。不是天體小,與太陽的距離近,就會被太陽吞噬掉。

要知道,NASA在今年發射的帕克太陽探測器與太陽的最近距離將只有690萬公里,這要比水星和太陽的距離(平均5800萬公里)近多了。而且帕克太陽探測器的質量只有幾百公斤,這也比水星輕多了。儘管如此,帕克太陽探測器也不會掉進太陽中。

太陽的質量很大,它那強大的引力會把太陽系內的所有天體都吸引過去。但與此同時,天體以相應的速度繞著太陽快速運動,這樣就能避免掉進太陽中。水星以每秒47.4公里的平均速度繞著太陽運動,太陽的引力就不會把水拉過去。天體距離太陽越近,所需的軌道速度也會越快,這樣才能避免掉進太陽裡。

帕克太陽探測器那麼靠近太陽而不會被吞噬,正是因為它也以相應的速度繞行太陽,它在近日點的速度將高達69萬公里/小時,即192公里/秒。同樣的道理,人造衛星不會掉到地球上,也是因為它們以合適的速度繞著地球旋轉。

另外,根據牛頓的萬有引力定律和圓周運動規律可知,如果把水星換成其他行星,只要它們的軌道速度還是47.4公里/秒,它們就能在原先水星軌道上繞著太陽運動,這與行星本身的質量大小無關(只要質量遠小於太陽)。


火星一號


答:行星是否會被太陽吞噬或者逃離太陽引力,完全取決於行星的運行軌道,而行星軌道是行星速度決定的,在物理定律的精確描述下,水星達不到被太陽吞噬的條件。


水星直徑4878公里,公轉軌道半徑4600~7000萬公里,太陽直徑140萬公里,如果按照各天體間的比例,畫出水星繞太陽公轉的圖,會是下面的樣子:

其中太陽大小隻佔了6個像素,水星遠遠不到一個像素,可以看到,水星和太陽之間,還是隔著相對較遠的距離,並沒有貼著太陽運行。


水星公轉線速度為47.87km/s,根據萬有引力勢能公式,可以計算出在水星軌道的遠日點,太陽的逃逸速度為:

mv^2/2=GMm/r;

v=√(2GM/r)=61.8km/s;

也就是說,在水星遠日點處,要達到61.8km/s的速度才能徹底逃脫太陽引力,水星還達不到逃逸條件,所以只能被太陽的引力吸引。


但是水星公轉速度也是非常快的,當水星接近近日點時,會被太陽引力加速,然後又會逐漸遠離太陽;於是水星動能和太陽引力處於制衡當中,使得水星只能繞著太陽運行,既不能逃脫太陽引力,也不會墜入太陽。

如上圖,是水星凌日時的照片,由於地球視角的原因,照片中看起來水星距離太陽很近,就如一粒芝麻距離西瓜只有幾釐米一樣;實際上這是視角錯覺,水星與太陽的實際距離,是水星和太陽距離的50倍。


而且水星自轉和公轉形成了軌道共振效應,使得水星每公轉兩圈,就會自轉三圈;而且還存在水星進動效應,導致水星每公轉一圈後,軌道近日點都會向前移動一點,這需要廣義相對論才能得到完美解釋。


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艾伯史密斯


水星是由岩石組成,又不是水,怎麼能夠蒸發掉呢?

說這個話的人一定是認為水星距離太陽太近了,太陽溫度那麼高,氣化掉水星順理成章。太陽溫度的確很高,表面溫度就有6000度,中心溫度更高有1500萬度,無論什麼物質到了太陽都會被氣化。

然而,水星距離太陽畢竟有幾千萬公里,最近時都有4600萬公里,這樣太陽想要吞噬水星就還差了一截。實際上太陽照射到水星地表能夠達到的最高溫度也只有427度,這個溫度要融化水星岩石都還差了去了,怎麼可能氣化呢?

水的蒸發只要達到100度(攝氏度,後同)以上就可以,因為水的沸點是100度,任何物質的蒸發都要達到沸點以上,對於金屬類就是熔點以上。

任何物質都有一個相變過程,也就是有幾種態,即固態、液態、氣態。還有一些物質具有特殊狀態,如等離子態、玻色~愛因斯坦凝聚態。氣態就是蒸發狀態,也就是說任何物質都必須有一個有固態轉變為液態才能被蒸發,又叫氣化。


不同的物質有不同的熔點,一般氣體在很低溫度就會變成液體,溫度再低還能凍結氣體變成。比如氫要在-259.125度才凍結;氧要在218.4度就會固態,而氡氣則只要-71度就凍結,水則在0度凍結。溫度比這稍高就會液化,再高才會氣化。

而一些平常本來是固體的物質熔點要求就高了,比如鈣為839度,硅為1410度,鐵為1535度,碳(石墨)的熔點最高,為3652度。

水星是由岩石組成的星球,主要有硅酸鹽組成,而且富含鐵。岩石是一種混合物質組成,因此熔點根據成分不同而有差異。

不管怎樣,這個水星岩石的熔點也在1300度以上吧(硅的熔點為1410度),先要熔融了水星,才能夠蒸發水星吧?太陽在這個距離,連融化岩石都還差遠了更別說蒸發了。

因此太陽的熱度在這個距離是遠遠不能蒸發掉水星的。不但不能蒸發,就連水星上本來很難存在的水都沒有蒸發掉。這是因為水星自轉軸角度非常小,不到1度,這樣南北極就有一些太陽永久也照射不到的地方,這些永久的陰影處溫度都在-160度以下,因此那裡有一些岩石地表中蒸發出來的水蒸氣凝聚凝結,還有天上掉下來的彗星等冰體聚集在隕石坑裡。

這一點已經被NASA發射的信使號水星探測器所證實。

所以說水星會被氣化掉實在是一個幼稚的笑話。

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