岩石行星vs气态行星
在太阳系中有8大行星,其中靠近太阳的四个行星分别是水星、金星、地球和火星,它们都属于岩石行星。而火星之外是木星、土星、天王星和海王星,它们和地球不同,不是岩石行星,而是气态行星。
我们都知道,在宇宙中存在着万有引力,它和质量有关,质量越大,引力就越大。人能够站在地球上,是因为地球的引力作用和地球表面的支持力形成平衡。而地球表面的支持力来自于地球表面是固态的,可以支撑住人体。那么问题来了,木星是太阳系中质量最大的行星,自身引力要远比地球强得多,如果人站到木星上,木星又没有岩石表面,那么人会直接掉下去到木星的内核当中吗?
人会掉到木星的“内核”中吗?
要了解这个问题,我们首先要对木星的结构有一个概念。
我们都知道,地球上有很多种元素,其中氧元素和硅元素非常多。
但实际上,像地球这样的天体在宇宙中是属于少数派。因为在138亿年前,宇宙大爆炸之后,逐渐形成的元素主要有氢元素和氦元素。
这两个元素占据了元素周期表前两位,总量占到了整个宇宙的99%以上。因此,宇宙中绝大多数的天体都是由氢和氦构成的,由其他元素主要构成的是少数。
木星可以算是宇宙中的多数派,它主要是由氢元素构成的。由于内核压强巨大,木星的内核特别致密,是一个固态的核心。固态核心表面包裹有一层氦。再往外是液态金属氢,它是超流体状态的氢,在这种状态下,氢呈现出了导电性。再往外则是分子氢,然后最外面的是木星的大气层,也主要由氢构成。
由于木星离太阳的平均距离要远远比地球离太阳的平均距离大得多,达到了5倍的日地距离。因此,木星并不在太阳系的宜居带内。因此,木星的温度要比地球低很多,木星表面的平均温度只有零下148℃左右。
如果有一艘飞船把一个宇航员放到木星的上空,让他朝着木星的方向坠落。那这个宇航员必须要做好防护,否则还不得进入到木星的内部,就会被冻死。
我们假设宇航员装备了“理想”的装备,这个装备可以确保他在任何条件下都能活下来。那么当宇航员向下坠落时,首先和宇航员接触的就是大气层了。由于木星的质量要比地球大很多,因此,引力也要大很多。在木星上的重力加速度达到了24.79m/(s^2),要知道在地球上也就是9.8m/(s^2)。这说明在木星上空自由落体的加速度会比地球上快很多。由于木星的大气层是气态氢,所以宇航员会一直加速下坠,并不会受到什么阻拦。
不过,由于加速度过快,因此,速度也很快。这就会产生一个问题:宇航员会与大气层中的物质发生摩擦,这使得宇航员与大气层接触的地方急速升温,这个问题实际上在人造探测器返回地球时也会遇到。
除了快速下坠,由于木星的自转速度是太阳系八大行星中最快的,木星赤道的自转线速度达到了12.6km/s,这大概是地球赤道自转线速度的27倍。这使得木星表面的风速都超级快,随便一阵风的风速都至少达到100m/s。地球上一般情况下风速都很低,只有0.5m/s,即便是地球上最强的飓风,风速也不过只有50m/s。也就是说,地球上刮得最猛的风也不到木星上随便一阵风的风速的一半。木星上的“眼睛”实际上就是木星表面的风暴。
所以,宇航员在下坠时,除了下坠速度很快,同时还会被木星上的风刮得到处晃,而且速度也相当的快。
当然宇航员下坠到一定程度后,就会发现开始看不到“光”了。这是因为太阳光已经无法进入到这里,这和“地球表面海洋达到一定深度后也看不到光”是一个道理。不仅是漆黑一片,和深海一样,同时伴随着的还有压强的增大和温度的升高,当达到木星云层以下700公里左右,压强可以达到上千倍的地球大气压。
宇航员最终会下坠到云层以下2万多公里的地方,这里的压强达到了大气压的200多万倍,同时温度达到了6000度以上。此时,周围的环境就是液态金属氢,它可以给宇航员提供浮力。所以,宇航员下坠到一定程度后,液态金属氢提供的浮力就可以和重力平衡,使得宇航员只能在一定的范围内上下浮动,这类似于悬浮在水中的物体一样。
所以,宇航员穿着的装备是理想的,那么宇航员并不会一直下坠到木星的核心,而是达到一定程度后就会达到平衡点,开始上下浮动,而不会抵达木星的核心,更不会贯穿木星。