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在我們的理解中,恆星都比行星大,而且要大得多,比如太陽的直徑是140萬千米,而太陽系最大的木星直徑也就是14萬千米多一點,而地球則1.3萬千米都不到,其他岩石質行星就更小了,根據第一性原理來推斷,太陽系這個條件在宇宙中其他位置應該也可以適用,因此我們認爲應該不存在行星比恆星大的這種狀況!

爲什麼不存在比恆星大的行星?

在托勒密地心說完整成型之前,古希臘天文學家、數學家阿里斯塔克斯就提出了日心說,當然他也不是腦補出來的日心理論,而是有嚴格的計算邏輯,他只有一部唯一流傳至今的著作,手的就是關於太陽和月球的體積以及到地球的距離的論著。

阿里斯塔克斯的計算方式是基於月亮能在天空中完美擋住太陽,也就是日全食給了阿里斯塔克斯靈感,他認爲太陽,月球和地球在每個月首個或最後的四分之一時間內,構成了一個近似的直角三角形。而他估計最大的角度大約是87°。

這個方法其實非常完美,不過觀測數據有比較大的誤差,這個角度比實際值89.853°差距還是不小的,還有他計算出了日地距離是地月系距離的20倍(實際390倍),儘管有些錯誤,但他仍然得出一個結論,太陽要比地球大得多,因此他認爲地球是繞着太陽轉的。

阿里斯塔克斯不愧爲一位大師,他以太陽比地球大從而敏銳的意識到了日心說纔是正確的!

牛頓萬有引力論

哥白尼將阿利斯塔克斯的日心模型以觀測與理論方面都得到了完整的體現,開普勒則發現的三大行星定律,告訴大家行星都是圍繞太陽公轉的,而且走的是一條橢圓軌道,在牛頓時代,太陽比地球質量要大得多和重得多已經成了一個普遍公理!當然對於太陽準確距離和質量以及直徑尚未有定論。

而牛頓則在哥白尼以及伽利略和開普勒的觀測基礎上輔以自己的理解,發現了萬有引力定律,天體之間的引力和它們的質量成正比,和距離的平方成反比。牛頓以後隨着觀測技術的進步,逐漸可以用金星凌日來觀測計算太陽的距離了,原理也不復雜:

於各行星的軌道半徑之比可以由開普勒定律算出,所以只要測出內行星的視差,就可以推算出太陽的視差,從而得到日地距離。哈雷提出通過在全世界多個位置觀測金星凌日測定金星的視差

1761年和1769分別實施了這一測量,大致確定了日地之間的距離爲1.5億千米,的確要比阿里斯塔克斯估計得遠得多。太陽的質量自1789年卡文迪許完成了對萬有引力常數的測量後,就可以用公式計算出來了!

太陽質量也可以用一年的時間長度、地球和太陽的距離天文單位和萬有引力常數(G)的形式呈現

太陽的質量大約爲:1.9891×10^30千克,地球則只有5.965×10^24千克,太陽確實要比地球大得多,也重得多,後來天文學家發現,太陽的質量佔了整個太陽系物質的99.86%,也就是說太陽是太陽系絕對的王者!

愛因斯坦的廣義相對論

其實牛頓萬有引力理論已經可以完美解釋恆星爲什麼要比行星大了,否則就倒過來轉了哈,不過廣相中有一個解釋挺直觀,比如將引力解釋質量彎曲了時空,行星則在這個坑裏以測地線的方式運轉,這樣看起來非常暴力有效,比萬有引力理論不知道要好理解多少倍。

愛因斯坦果然是人才,牛頓費勁口水解釋了半天還雲裏霧裏,愛因斯坦一句話搞定了!

恆星演化和發展理論,將會出現行星比恆星大的情況

恆星的演化模型是二十世紀前五十年發展起來的,早期愛丁頓提出了恆星可能是核聚變提供能量,伽莫夫則完善了伽莫夫因子,提出量子隧穿效應是恆星質子鏈反應的第一步提供了可能!漢斯貝特則完善了恆星的質子鏈反應和碳氧循環提供能量機制,泡利在1924年發現了電子軌道的泡利不相容原理,朗道則在發現中子簡併力可能是對抗恆星坍縮的最後支撐。種花家將很多信息濃縮在了這段文字中,大概意思是說恆星的核聚變燃燒之後失去輻射壓會有幾個結果:

質量不夠,成爲白矮星:泡利不相容的電子簡併力對抗壓縮的簡併態星

質量足夠,成爲中子星:費米子不能處於同一量子態的中子簡併力提供支撐的中子星

質量足足夠:成爲黑洞:再無力量對抗壓縮成爲黑洞

其中我們將發現白矮星和中子星的直徑將會大大縮,因爲白矮星物質就是電子壓縮到了原子核附近,而原子核與原子的比例相當於一隻螞蟻和體育館相比,因此白矮星的直徑和地球差不多,比如天狼星的伴星白矮星直徑比地球略小(質量卻和太陽差不多),而太陽未來將形成的白矮星質量只有其本身的一半,但體積則要比天狼星的伴星大一些(質量越小,體積越大)。

因此在一箇中心已經形成白矮星的恆星系內,它們的恆星(白矮星)確實可能比行星小,如果是中子星的話,那就更小了,甚至比白矮星還小几個數量級!

行星的演化理論不允許出現比恆星大的行星

其實每一顆行星都是恆星胚,主要是實在沒有物質了,只好長成一顆行星,比如天狼星當年就有一顆行星,但那顆行星實在太過膨脹,逐漸長成了恆星,而且還比天狼星大,結果發展明顯快了一步,早已成爲了白矮星!它和主星之間的距離就只有太陽和天王星之間的距離。

天狼星和它的伴星

如果長得比恆星還要大,那麼它自身就成了一顆恆星,因爲長得過大將會留住氣體元素,而且會越來越多質量增加很快就會失去控制,最終內核溫度急劇升高,發展成了漢斯貝特所完善的恆星發光模型,成爲一顆恆星。

所以宇宙中會存在行星比恆星大的行星,比如白矮星系(第一顆被發現的白矮星是三合星的波江座40,它的成員是主序星的波江座40A),但中子星系可能性比較小(因爲超新星爆發可能會摧毀恆星系),但不存在質量比恆星大的行星,如果有,那麼它本身將成爲一顆恆星。

人類現在在生物、化學等自然學科技術發展的突飛猛進,給原本好奇心強烈的人們帶去了豐富多彩的精神食糧。人類在探索與發明的同時給自我價值以肯定,人們在享受科技帶來的福祉的同時也收穫了快樂。以上就是本期關於科學探索的事情了,大家有什麼想法呢,歡迎在評論區告訴小編一起討論哦!

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