地球上的山峰高度有極限嗎?會不會出現高出大氣層的山…


地球上的山峰高度有極限嗎?會不會出現高出大氣層的山?的頭圖

地球上的山峰高度有極限嗎?會不會出現高出大氣層的山?

組成山體的岩石存在強度極限,當山峰超過一定高度之後,最底層岩石將承受不了高壓而坍塌,所以山峰高度是有極限的,在地球上,山峰的極限高度大約是2萬米。

越高的樓層,對建築承重材料的要求越高,因為樓層底部承受的是整棟樓的重量,山峰也是一樣的,山峰底部承受了整座山的重量,當岩石不足以承受整座山峰重量時,底部岩石會被壓垮,從而導致整座山峰的垮塌。

由於不同行星上的重力加速度不一樣,所以同樣材質和高度的山峰,在不同行星上的極限高度也不一樣,在地球上,山峰的極限高度,可以根據岩石的熔化熱進行粗略估計。

原理:假設地球上有一座超過極限高度的山峰,山峰最頂層的岩石滑落到底部釋放重力勢能,於是山體的整體勢能降低;換個角度我們可以看成山體底部的物質熔化,導致了山體高度的降低;於是相當於山頂物體滑落釋放的勢能,轉化為了山底物質的熔化熱。

地球岩石的平均熔化熱為2~3*10^5J/kg,於是就有:

mgH = mc

以此可以進行估算,地球上山峰的極限高度為2~3萬米,這只是理想情況,實際值肯定要比理論值低,英國地質學家韋斯利夫在考慮各方面因素後,計算出地球上山峰的極限高度為21700米,目前地球上最高峰為珠穆朗瑪峰,高度大約為8800米,這是相對於海平面的高度。

地球大氣隨著海拔的增加密度逐漸降低,大氣層厚度沒有確切數值,一般認為地球大氣層厚度為2000~3000公里,這遠遠超過了地球上山峰的極限高度,實際上,在這樣的高度下,大氣密度已經變得相當稀薄了,即便是地球大氣層和太空的分界——卡門線,高度也有100公里,所以地球山峰是不可能超出大氣層的。

如果一顆岩石行星的質量更小,表面重力加速度也會相應降低,相同高度下山體產生的壓力也會變小,於是山峰的極限高度會增加。

比如火星平均直徑3397公里(地球直徑6371公里),表面重力加速度只有地球的1/3,火星上最高的山峰奧林匹斯山,達到了驚人的21171米,高度是珠穆朗瑪峰的2.4倍,奧林匹斯山也是太陽系內已知最大的火山,底部寬度高達600公里,在太空中觀測尤其壯觀。

而直徑525公里的灶神星,擁有更小的表面重力加速度,由於撞擊形成的環形山——瑞亞西爾維婭山,落差達到了22.5公里,是太陽系內已知最高的山峰,灶神星沒有大氣層,所以整個灶神星表面都暴露於太空之中。