实名反对
@airbunny的答案。
这个答案在物理上存在诸多疑点,
对这样不严谨的答案在短时间内获得1000赞,我表示十分遗憾。
以下是对这个答案(2014.8.25版本)的质疑:
疑点一:
在这种状况下,水的物理形态会发生变化,熔点会因为高压变得非常高,从而使水在那种环境下凝固成冰。没有计算数据支持的揣测都是耍流氓 ……根据本人反复计算,对于地球大小的大水球,其中心压力大约在 5.7GPa ,根据水的三相图(参见
Triple point)在这个压力下,是很可能无法形成固态水的,根据水温度的不同,它可能形成 超临界流体,也可能只是普通的液态水,这个有待进一步的计算。
疑点二:
这层流体的密度会随着深度的增加线性上升,而达到相当大的程度。相信答主对超临界流体了解得不多,其实我也了解得不多。但是对于不会的东西,需要查资料来证明。参见
超臨界流體,在维基百科上,清楚地写着,对于超临界流体,它的密度大约在 0.1~1 克每立方厘米,其密度并非高于普通状态的水。其密度绝对不可能达到「相当大的程度」。
疑点三:
在这层超临界流体之上,会是一层大约20公里深的水。请求数据来源。
疑点四:
如果这团水处于离恒星很近的地方,因为恒星的加温,水球表面的温度会很高,因此会维持液态。这样的话就与没有陆地的地球无异。一部分水会蒸发,形成含有水蒸气的大气层。地球的大气层的存在并非完全因为水,而是因为其他元素尤其是行星形成初期的尘埃。个人倾向于水蒸发后无法形成大气层而是会消失在星际空间中(参见下文)。
疑点五:
如果时间足够长的话,表面的水会慢慢光致分解,变成氢和氧进入大气层。请原谅我的化学水平太低,实在想不明白这个"光致分解「的反应是如何发生的。关于所谓的光致分解,我查到的资料是这个:
光致分解,这个和水并无关系。我百度了很多内容,没有发现水也能光致分解的。我猜测答主的含义特指太阳的紫外线光解吧,但这个反应也不是随随便便发生的,需要一定的条件。
疑点六:
由于氢很容易被太阳风带走,时间久了,这个水球的大气层里就会富含水蒸气和氧。会有正常的风、大气环流、洋流和云雨。如果他的位置处于恒星的宜居区,甚至会有孕育生命的环境。风、大气环流、洋流和云雨是如何形成的?我实在是难以理解。很多东西只有地球上才有,形成条件是非常苛刻的。如果能那么轻易地形成这些,我们大概已经找到好多好多适宜居住的星球了吧?孕育生命就更不可信了,连碳元素和硅元素都没有,连有机物都不会存在,又何来生命?
疑点七:
但如果他距离恒星太近,表面的水会进入沸腾的状态。于是你看到的这团水球的表面就会是一团开水。沸腾的水形成水蒸气的大气层,并迅速被太阳风带走。由于表面的高温,外层的液态水也会变成超临界流体。之前已经给出了超临界流体的定义,星球表面的水,无论从温度还是压力上都不存在形成超临界流体的条件。
………………
可能还有一些疑点,就不一一列举了。
………………
对于水球这样一个理想模型,其物理机制可能非常复杂,要完全解释清楚是相当困难的事情,我并不认为现在能有很多人能解释清楚。
不过,既然已经说了那么多了,我也尝试着给出自己的模型,
肯定是不够专业的,也许会有很多疏漏甚至是错误之处,还请大家多多指教。
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模型的 初始条件 假设(尽可能严谨):
1、在太阳系中,对于外力,仅考虑太阳对其的作用力,其他所有天体一概忽略;
2、在地球的轨道上,即距离太阳 1 天文单位;在这个轨道上,要保证绕太阳匀速圆周运动,其公转速度必须和地球一致,即公转周期大约是 365.2422 太阳日;
3、星球的构成是纯H_{2}O ,它的形状是绝对球形,半径和地球一样为6371 km;
4、星球初始密度为均匀分布,所有位置均为 1 g/cm^{3} (自然,这个状态并不能稳定存在);
5、这个星球有一定速度的自转以保证稳定性。
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一、这是一颗怎样的星球?
容易地,我们可以计算出它的质量:
M=\frac{4}{3} \pi R^{3}\rho=1.08\times 10^{24}kg
对于球体内部距离中心为r的一个小质量体m,其受力大小为:
F_{r}=G\frac{M_{r} m}{r^{2} }=mg_{r}
于是在该点的重力加速度为:
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
故其中心的压力为
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
这个压力大约是一个标准大气压的 56000倍。
(注:如果是 质量 和地球一样,半经将会是地球的1.77倍,中心压力大约是17.7GPa)
在这样的压力下,H_{2}O 将以什么形式存在?
参见下图(水的三相图,来自
Triple point)