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伍岳明 (wuyueming001@hotmail.com) 2007.09
第一节 类木行星有着巨大的内能
伍岳明 曹明富合著 谨以此书献给2005——世界物理年!
目前学术界已认定
类木行星中的木星向外辐射的能量,比它从太阳接收到的能量多。木星内部很热:内核处可能高达
20,000K
。木星的内能那里来的?
受“能量守衡”定律的约束,一般认为这是由木星自身引力压缩产生的能量造成的;也有人认为木星内部有“核反应”;而
共旋理论却
认为是:通过木星物质各质点在自转过程中非线性自激振荡的物理机制(可用
范•德•波耳
(Van der pol)方程进行数学求解)
,产生引力、引力能。
通过木星内部的金属氢导体“共旋起电”获的电能、磁能等内能。
共旋理论认为:类木行星是原始太阳星球早期共旋起电的电 斥力抛射出的行星,因此组成这些行星的成份与太阳成分基本相同,以氢氦为主。它们都有一个宠大身躯,密度较小,自旋较快,绕太阳公转的轨道半径越小,公转周期也减小,这均由原始太阳星球斥力抛射时,其能量守衡,动量守衡所决定
(见第二章第三节“太阳星球起电表层半径的计算”一节)。这些行星中最大的当然是木星。根据“先驱者”号的观测结果,美国科学家安德森和哈佰德构拟了一个木星内部构造模型。见图
9.11,他们认为木星有一个铁一硅核。(也可能不存在
),核外有一个厚厚的以氢为主要成分的壳层,氢壳分成二层,内层层面距中
图9.11木星内部的结构模型
心约为46000公里,这一层内氢处于液体金属状态
(即氢原子状态)。外层伸展到距中心约70000公里处,主要由分子形态的液态氢组成。以该模型,进行共旋起电理论的计算,则有以下计算式
: (
9.11)
(9.12)
(9.13)
以上共旋计算式中:Q为共旋起电电量;
M为金属导体核的质量: ;式中R为导体核半径,ρ为导体核的密度。
W为金属氢核共旋后具有的能量。 为行星极区的磁场强度,
r为行星的半径。
现将木星的有关数据代入以上计算式得:
; ; 。也就是说在木星内部由于高压,氢会呈现一种金属态,是超导体。通过共旋起电,在金属氢核面的不同卦面上出现
库仑的不同电荷,形成不同的电位,正负电荷的湮灭产生高温,产生出
焦耳的能量;根据计算木星上转动电荷会产生
高斯的偶极磁场。可见木星具有很大的内能。
到目前为止,我们人类发射的探测器,已拜访了许多行星和卫星,并探测到了这些行星、卫星的磁场,因为行星磁场较电场容易测量,利用磁场的性质来探测行星、卫星的内部结构,也是一种行之有效的办法。现将类木行星及其卫星的有关数据代入共旋计算式,得到表
9.11类木行星及主要卫星内能比较表。
表9.11 类木行星及主要卫星内能对照表
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星名
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质量(地球为1)
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密度
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半径
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自转周期T(小时)
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起电量
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内能
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极区磁场强度(G)
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星
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