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1 # 軍機處留級大學士
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2 # 忒孤雅
按照題設,我們已經來到了外星球,比如說來到了火星上。現在我們走下飛船,在火星的地面發現了一塊很特別的石頭。
這塊石頭晶瑩剔透,閃閃發光,一定是塊很有科考價值的特殊礦石,於是我們把它帶回了飛船實驗室,對它進行全面分析。
首先我們得知道這塊石頭的密度是多少,怎麼辦呢?
很簡單一件事啊?密度=質量÷體積,初中就學過了,連這個都不懂還上火星啊?
那麼我們先稱出石頭的質量,再量出石頭的體積,然後套用上面那個公式,摁幾下計算機,結果就出來了!
可是你會說,這個質量怎麼稱啊?火星表面的重力加速度比地球小,地球表面60公斤的我在火星上才60×38%=22.8(公斤)呢!
這個你又搞湖塗了,你把重量和質量混為了一談。
質量是指一個物體含有多少物質。表示質量的單位是千克。
重量是指這個物體在某個重力場受到的重力。表示重力的單位是牛頓。
質量和重量可以互相換算,在地球表面1千克=9.8牛頓。
也就是說,如果用千克表示重量,那麼在地球表面,同一物體的重量和質量在數字上是相等的。
同一物體的質量不管在任何地方都是一樣的。
而同一物體的重量會因所處的重力場不同而有不同的值。
例如一個在地球上重60千克的人,他如果來到月球上就只有10千克重了,如果在失重的宇宙飛船上他的重量就會顯示為0千克。但這個人的質量在任何地方都是60千克。
人們稱東西的秤有兩種,一種是帶有彈簧或彈簧性質類的秤,比如彈簧秤、電子秤等。
另一種是帶有槓桿類的秤,比如天平、桿秤、磅秤等。彈簧類的秤稱出來的僅僅是重量。
槓桿類的秤稱出來的是重量又是質量。
現在回到原題,要想知道外星球上某個物質的密度,你只需用天平稱出這個物質的重量,那麼此重量便與該物質的質量相等,然後以這個重量(質量)除以該物質的體積,就得到了該物質的密度。
注意哦,最好不要用彈簧秤去稱呢,因為那樣很麻煩的,還要先測出火星表面的重力加速度,然後再進行復雜的換算。
而直接用天平去稱,重量和質量就會相等,這頭法碼是多少千克,那頭質量就是多少千克,一步搞定!
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你可以用肉眼看到太陽系中行星的大小差異。但它們的密度就不一樣了。雖然這個數字對你我來說似乎毫無意義,但它告訴天文學家很多關於這個星球是由什麼組成的。
你不能從一顆行星的大小來預測它的密度。地球是第四行星——就岩石體行星而言,它是最大的。木星是太陽系中最大的行星,但土星——太陽系中第二大行星因密度最低而獲得密度最小冠軍。它比水密度小,這導致許多人假設它會漂浮。然而,即使土星以某種方式找到了一個足夠容納它的又大又深的水體,土星也會分裂,它的岩石核心也會下沉。
行星的密度告訴天文學家關於它內部結構的重要事情。例如,水星密度幾乎和地球一樣,儘管它要小得多。由於一顆小行星比一顆大行星受到的重力壓縮小——也就是說,重力的影響不會把它壓得那麼緊——天文學家需要尋找它密度的另一個原因。這就是為什麼他們認為它有一個巨大的富含鐵的核心。另一方面,天王星是氣體巨星中密度第二低的,僅次於土星。像土星一樣,它有一個氣態外層和岩石核心,但不同之處在於由水、氨和甲烷組成的冰層之間。
我們對地球的組成了解很多,因為我們在這裡。但是如果我們是外星人,從密度來判斷地球的組成,我們會看到一個由固體內部和液體外部組成的鐵和鎳核心,一個由粘性矽酸鹽組成的地幔和一個地殼——我們生活的地方!—由固體矽酸鹽組成。
所有的類地行星密度都大於岩石密度。火星是類地行星中密度最小的行星,僅由大約30 %的金屬組成。土星沒有水密度大。
天文學家一般用太空光譜學預測外星密度,雖然不一定很準確,誰讓現在的科技我們無法去那裡呢!