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再談中子星
2008/08/12 01:25:20瀏覽3461|回應3|推薦4

「中子星的顏色」一文解釋了中子星沒有質子與電子,只有中子。一般物質因為有質子和電子,有它們的吸引力和互斥力,所以才有電子環繞原子核,原子與原子各據一方,原子核與原子核之間隔得遠遠的種種現象。電子和質子被重力壓迫合成中子以後,原子核裡就只有中子,同時失去了外圍電子。中子不帶電,有什麼力量可以阻止重力進一步將這些原子核壓縮,使它們一個個緊密地排在一起?沒有了。所以中子星自然形成。中子星相較於我們的地球,少了許多東西:

一、 中子星的組成粒子是原子核,不是原子;中子星失去大量的空間,所以它密度極大、非常之重。

二、 中子星沒有電子與質子,所以沒有我們所知所見的一般物質。沒有電,就沒有電磁力的作用。電磁力是什麼?電磁力是帶電粒子間的媒介粒子,也就是光子,往來飛馳的結果。沒有電子、質子,就沒有電磁力、光子。沒有光子,就沒有光、沒有顏色。沒有顏色,就是無色、黑色。黑不是一種「色」。就可見光譜來說,「黑」是沒有可見光射出的視覺效果。

三、 中子星沒有生命。一般物質都沒了,一般所知的生物、甚至無生物也都沒了。

四、 中子星沒有變化、特色。它就是一大團中子,像地球那麼大,接近正幾何球形。光滑得、重得、硬得要死,還轉得飛快。此外沒有任何變化、特色。

中子星可以說是電磁力被重力「消滅」掉之後的結果。宇宙只有四種已知力:電磁力、強力、弱力、重力。其中弱力只與核衰變有關。重力消滅掉電磁力之後,就只剩強力了。重力克服不了電磁力,就形成白、紅、棕、黑矮星。重力克服了電磁力,就形成中子星。重力再克服了強力,就會形成黑洞。

如果一個人有七十五公斤,意思就是說,他和整個地球之間的引力是七十五公斤。我們知道,引力和距離有成平方反比的關係。我們和地球的距離是地球的半徑或6,370公里。如果這距離減半會怎樣?

這得看你怎麼個減半法。如果我們把地球體積緊縮﹝質量不變﹞為現在的八分之一,它的直、半徑就會減半。一個原來75公斤的人站在地表,會變成300公斤﹝四倍﹞。

如果我們鑿一個深深的洞,直達地心,再通到地球的另一頭,然後跳進去,那就不一樣了。我們的重量會逐漸減輕,速度會越來越快﹝雖然加快的程度會放緩,好像薪水,雖然持續增加,可是漲幅越來越小﹞。達到地心時我們會達到最高速,然後停止加速,變成等速運動。通過地心後就開始減速,和下去時相反,速度越來越慢,減速的程度也越來越大。最後抵達洞的另一個出口時,幾乎快停了。如果此時有人拉你一把,就可以跳上地球的另一頭,否則就要往回掉了。理論上會這樣來回不停的掉來掉去,永不停止。

我們在通過地球半徑的一半那一點的時候,體重不會是300公斤,而是略高於原重的一半。這是因為我們的上、下都有地球物質,都有引力的結果。通過地心時,體重會等於零。

白矮星、中子星就是因為相當於前一個case,所以它們的物質才會如此之重─它們的直徑何只減半?

中子星的密度幾達我們地球的200,000,000,000,000倍,也就是說,我們地球,如果要濃縮到密度與中子星相當,體積必須縮200,000,000,000,000倍。這時地球的半徑大約只有100公尺,比一般操場大一點、圓一點。跑一圈有628公尺,須時一分半。

75公斤重的人怎麼了?地球半徑減為一半,他變四倍重或300公斤;三分之一,九倍重或675公斤;四分之一,十六倍重或1200公斤。63700分之一,四十億倍重或大約三千萬噸。

四種力中最弱的重力,「以量取勝」的結果還是挺強的。

( 知識學習科學百科 )
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引用網址:https://classic-blog.udn.com/article/trackback.jsp?uid=GolfNut&aid=2123681

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GolfNut — 無心的邂逅
等級:8
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無言很可能是對的
2010/06/19 13:15

很高興居然有人會對這問題感興趣!

首先讓我說,我對自己之前的答案並未有十足的把握,無言的說法很可能才是正確的。當然自己先前也想過類似的解釋,最後為什麼會認為地心將近於真空我的看法如下。

先講講木星和我們的情況有何不同。如果忽略掉木星核心的固態核﹝據測不大,但是存在﹞,想像木星是一整個超大氣團,它核心的氣壓是相當可怕的:足以將氫氣壓成「金屬狀」─ 雖然我們還不清楚金屬狀的氫是什麼的東西。

不過即便如此,木星的狀況還是十分單純,它只是一個均質﹝氣體﹞形成的球狀物,重力決定所有粒子的行為和分布結果。

地球中心鑽一個洞有點不同。在此我們當然也得故意忽略掉一些譬如海水、岩漿,地幔、熔鐵地心之類的東西,這些不必明講。不能忽略的是在通過地心鑽一個洞,這想像蘊含的意思自然是承認地球是一個固體物,不是像木星那種氣團。

在地表的大氣「發現」這個貫穿地心的大洞﹝再大也大不了多少,就算直徑有日月潭那麼大吧﹞後,會發生什麼事情?

當然空氣會從洞的兩端一湧而入 ─ 大氣會自動平均,不會留一個真空的大洞在那裡不管。

然後呢?

我們得想到,粒子一但掉入這個洞,它所受到的重力立即開始減小,越深越小,小到地心時就變成零。這是因為此洞之外地球固體物質平均分布的重力產生的結果。你人站在地表,整個地球吸引著你;你人掉進洞裡,腳下的物質吸引你向下掉,頭上的物質吸引你往上飛,兩相抵消後剩下的只是不等於零的,原先 G 值的一部分。\

氣體分子為什麼往下掉落?一是因為大氣壓,二是因為重力。大氣壓平均之後氣體分子若要繼續移動只剩下重力這個條件 ─ 在太空裡所有的星球都是因重力聚合,濃密到不行,因高壓產生高溫,核聚變自然發生,而後誕生恆星的。

大氣的平均看地表就知道了,越接近地表越濃密,越高空越稀薄 ─ 因為高空的地心引力較地表為弱。往洞內也一樣,越往深處地心引力越弱,不如地表之強,氣體分子沒有理由往高空飛散去,也沒有理由往地心落下去 ─ 除了重力以外。

好,氣體分子有質量就有重量,可是重量值只在地表等於質量值。往地洞越深處越無引力,氣體分子本身又輕飄飄幾近於零,有什麼引力讓它們往下落?另一端氣體分子的引力嗎?太小了。所剩無幾的 G 值嗎?太少了。

一整個地球的吸附,大氣還是在幾十公里的高空飄飄盪盪,地洞深處的引力比一整個地球小多了,這些粒子應是較傾向於往地表湧聚而去的,一如空中的大氣永遠往地表湧聚,只因氣體的性質不容它們像泥土那般聚成一塊,只好依層次密度之不同而分散成有高有低的一大團。

所以我以為這是貫穿地心挖一個洞空氣會湧入但不會 saturate 成類似木星那種情況的理由。先決條件當然是地球原本已經存在,假設是個固體,表面有足夠的大氣等等。

Again 我對我的冥想實驗並無十足把握,無言很可能才是對的。網路上一般對挖個深洞貫穿地心然後人跳下去將如何如何的討論非常多,但有關地球大氣的行為將如何的討論則幾乎沒有,所以我這裡並無正確答案。歡迎有興趣者繼續發表高見。


【無★言】雲遊到世界的另一端
等級:8
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木星土星
2010/06/18 03:12
地表的大氣最濃密是因為地表重力最強
所以如果挖一個洞穿透地心,空氣會越往深處越稀薄,因為引力在越深處越弱。

我的看法不同.今借貴網頁一角提出,以資討論.

雖然地表重力最強,但往海裡丟一顆石頭,它會沉到海底,而非懸浮於海面下某處,沉船也都沉到海底,原因何在?答案是地心引力.地心引力將任何物體都吸往地心.

愈靠近地心,地心引力愈小,但引力方向不變,仍是往地心方向吸.

地心引力是萬有引力的一個特例.一個正圓形球體內部任何一點,只要不是球心,都會受到引力,往球心方向吸去(這可以用數學算出).自由落體會落到球心才停止(暫不考慮來回的往復運動).

是否有實例?有.木星土星就是實例.木星土星都是由氣體組成.它們是實體球,不是球殼,且愈往中心密度愈大.

所以,若有一根管子貫穿地球,應是地心處密度最高,氣壓最大.


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地心
2008/08/20 00:19
看到大哥講到通過地心,想起以前我出的一個題目,我自己也沒有正解。

假設地球中心不是熱的,人可以真的挖一個通道穿過地心,這通道可以讓空氣通過, 那麼在地心時氣壓是多少,人可以在那個氣壓下呼吸嗎?
GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2008-08-21 01:56 回覆:

麵怪,這題以前你提出時我見過,也試著回答,只是不是完全有把握。

是這樣的,地表的大氣最濃密是因為地表重力最強,越高處則大氣越稀薄也是因為越高處重力越弱。氣體不是固體所以不會像固體那樣掉下來貼在地表。氣體也不行用來做伽利略比薩斜塔實驗→二物同高度往下扔看那一個先到地。

所以如果挖一個洞穿透地心,空氣會越往深處越稀薄,因為引力在越深處越弱。空氣也不會像物體那樣服膺牛頓三公式在兩個洞口之間來回運動。以已知的大氣厚度﹝頂多上百公里﹞看來,再加上往地心去重力遞減比往太空去更快﹝只到地心就已變零﹞,大氣一旦進入地洞很快就會變稀變零。