太阳是气体还是固体,木星内部是固体还是气体还是其它物质

目前我们认为,木星最内部是有固体内核的,但除了内核之外,外面的多层都是气态或者液态的。

在没有地震仪的情况下,我们是无法直接探测到天体的内部结构,也就是每层是固态还是液态的,但我们可以通过天体的质量和直径(也就是体积)来估算,也可以通过重力场数据来估算。

木星厚厚的云层之下,从外到内依次是气态的氢层,液态的氢层,液态的氦和氖层(可能是水滴状的),金属态的氢层(可以理解为虽然是氢,但有金属性质),同样的氢会在不同的层里体现出不同的状态是因为不同层中温度和压强的变化,氢的状态也就随之发生变化了,就像液态水会变成气态的水蒸气,也会变成固态的冰一样。

而最内部有个固态内核,这主要是通过平均密度和内核密度推测的,因为这个推测的密度不大,所以认为这个固态内核是岩质的。

但随着越往天体内部,压强会剧烈增大,就算不是岩质物质也可能会有很高的密度,所以过去也有一些研究认为木星内部可能有个小而致密的内核甚至没有固态内核。但朱诺号探测器的重力场探测结果表明,恰恰相反,木星很可能有一个比过去预想要大得多的内核,半径约有0.5个木星半径。

当然,木星内部究竟是怎样的情况,还要留给之后的进一步观测结果来验证。

太阳是气体还是固体,木星内部是固体还是气体还是其它物质图1

1.木星是一个气态巨行星。木星主要由氢组成,其次为氦,占总质量的25%,虽然木星的密度比水大,但它不是液体或固体星球,却是一个不折不扣的气体行星。木星大气成分中有90%是氢,就像是氢气球。大气的其余主要成分就是氦,还有少量其他元素。(木星表面都是氢气,木星表面的温度“太高”,又不足以让氢气变成液体,随着逐渐深入木星,气体会“慢慢”变成液体。之所以说“慢慢”,是因为液体和气体浑然一体,并不存在一个清晰的“海面”,就像一片迷雾)

2.木星的高层大气是由体积或气体分子百分率约88-92%的氢和约8-12%的氦所组成。

3木星内部可能有一个石质的内核,被一层含有少量氦,主要是氢元素的液态金属氢包覆着。内核上则是大部分的行星物质集结地,以液态氢的形式存在。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿帕压强下才存在。

太阳是气体还是固体,木星内部是固体还是气体还是其它物质图2

木星是太阳系最大的行星,体积是地球的1316倍,质量是地球的318倍,木星的质量是太阳系其他各大行星之和的2.5倍!木星是一颗气态巨行星,主要由氢元素和氦元素组成,其中氢元素质量占比75%,氦元素约占25%,这一比例与太阳非常相似。

由于有着巨大的体积和质量,木星内部也有很高的温度和压强。见下图所示:

太阳是气体还是固体,木星内部是固体还是气体还是其它物质图3
木星结构示意图(星语者据Astrophys Space Sci绘制)

木星大气层表层压强与一个地球地面标准大气压相当,温度约零下100°C。木星外层主要是气态的分子氢,往下从压强达到200万大气压、温度为6000多K之后就是液态金属氢+氦,到最核心的地方,压强约4000万个大气压,温度大于一两万K(有最新研究认为中心温度估计高达30500℃),有一个由冰和岩石构成的若干个地球质量的核心。

有关资料来自2007 Astrophys Space Sci 307:279。有关核心由冰与岩石构成的理论目前并不完全确定,也可能由氦组成。这些还是最前沿研究,在这解释也没必要。大家有个概念就好。

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