實名反對
@airbunny的答案。
這個答案在物理上存在諸多疑點,
對這樣不嚴謹的答案在短時間內獲得1000贊,我表示十分遺憾。
以下是對這個答案(2014.8.25版本)的質疑:
疑點一:
在這種狀況下,水的物理形態會發生變化,熔點會因為高壓變得非常高,從而使水在那種環境下凝固成冰。沒有計算數據支持的揣測都是耍流氓 ……根據本人反復計算,對於地球大小的大水球,其中心壓力大約在 5.7GPa ,根據水的三相圖(參見
Triple point)在這個壓力下,是很可能無法形成固態水的,根據水溫度的不同,它可能形成 超臨界流體,也可能只是普通的液態水,這個有待進一步的計算。
疑點二:
這層流體的密度會隨著深度的增加線性上升,而達到相當大的程度。相信答主對超臨界流體了解得不多,其實我也了解得不多。但是對於不會的東西,需要查資料來證明。參見
超臨界流體,在維基百科上,清楚地寫著,對於超臨界流體,它的密度大約在 0.1~1 克每立方厘米,其密度並非高於普通狀態的水。其密度絕對不可能達到「相當大的程度」。
疑點三:
在這層超臨界流體之上,會是一層大約20公裏深的水。請求數據來源。
疑點四:
如果這團水處於離恒星很近的地方,因為恒星的加溫,水球表面的溫度會很高,因此會維持液態。這樣的話就與沒有陸地的地球無異。一部份水會蒸發,形成含有水蒸氣的大氣層。地球的大氣層的存在並非完全因為水,而是因為其他元素尤其是行星形成初期的塵埃。個人傾向於水蒸發後無法形成大氣層而是會消失在星際空間中(參見下文)。
疑點五:
如果時間足夠長的話,表面的水會慢慢光致分解,變成氫和氧進入大氣層。請原諒我的化學水平太低,實在想不明白這個"光致分解「的反應是如何發生的。關於所謂的光致分解,我查到的資料是這個:
光致分解,這個和水並無關系。我百度了很多內容,沒有發現水也能光致分解的。我猜測答主的含義特指太陽的紫外線光解吧,但這個反應也不是隨隨便便發生的,需要一定的條件。
疑點六:
由於氫很容易被太陽風帶走,時間久了,這個水球的大氣層裏就會富含水蒸氣和氧。會有正常的風、大氣環流、洋流和雲雨。如果他的位置處於恒星的宜居區,甚至會有孕育生命的環境。風、大氣環流、洋流和雲雨是如何形成的?我實在是難以理解。很多東西只有地球上才有,形成條件是非常苛刻的。如果能那麽輕易地形成這些,我們大概已經找到好多好多適宜居住的星球了吧?孕育生命就更不可信了,連碳元素和矽元素都沒有,連有機物都不會存在,又何來生命?
疑點七:
但如果他距離恒星太近,表面的水會進入沸騰的狀態。於是你看到的這團水球的表面就會是一團開水。沸騰的水形成水蒸氣的大氣層,並迅速被太陽風帶走。由於表面的高溫,外層的液態水也會變成超臨界流體。之前已經給出了超臨界流體的定義,星球表面的水,無論從溫度還是壓力上都不存在形成超臨界流體的條件。
………………
可能還有一些疑點,就不一一列舉了。
………………
對於水球這樣一個理想模型,其物理機制可能非常復雜,要完全解釋清楚是相當困難的事情,我並不認為現在能有很多人能解釋清楚。
不過,既然已經說了那麽多了,我也嘗試著給出自己的模型,
肯定是不夠專業的,也許會有很多疏漏甚至是錯誤之處,還請大家多多指教。
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模型的 初始條件 假設(盡可能嚴謹):
1、在太陽系中,對於外力,僅考慮太陽對其的作用力,其他所有天體一概忽略;
2、在地球的軌域上,即距離太陽 1 天文單位;在這個軌域上,要保證繞太陽勻速圓周運動,其公轉速度必須和地球一致,即公轉周期大約是 365.2422 太陽日;
3、星球的構成是純H_{2}O ,它的形狀是絕對球形,半徑和地球一樣為6371 km;
4、星球初始密度為均勻分布,所有位置均為 1 g/cm^{3} (自然,這個狀態並不能穩定存在);
5、這個星球有一定速度的自轉以保證穩定性。
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一、這是一顆怎樣的星球?
容易地,我們可以計算出它的質素:
M=\frac{4}{3} \pi R^{3}\rho=1.08\times 10^{24}kg
對於球體內部距離中心為r的一個小質素體m,其受力大小為:
F_{r}=G\frac{M_{r} m}{r^{2} }=mg_{r}
於是在該點的重力加速度為:
g_{r}=\frac{GM_{r} }{r^{2} }=\frac{G\cdot \frac{4}{3}\pi r^{3}\rho }{r^{2} }=\frac{4}{3}G\pi r\rho
故其中心的壓力為
P=\int_{0}^{R}\rho g_{r}dr=\frac{4}{3}G\pi \rho ^{2} \int_{0}^{R}rdr=\frac{2}{3}G\pi \rho ^{2}R^{2}\approx 5.67\times 10^{9}Pa=5.67GPa
這個壓力大約是一個標準大氣壓的 56000倍。
(註:如果是 質素 和地球一樣,半經將會是地球的1.77倍,中心壓力大約是17.7GPa)
在這樣的壓力下,H_{2}O 將以什麽形式存在?
參見下圖(水的三相圖,來自
Triple point)