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在星球上的山峰,最底下的岩石將承受整座山峰的重量,由於岩石的強度是有限的,超過一定高度的山峰,最底下的岩石將被壓成熔融狀態(也就是岩漿),所以山峰存在極限高度。

在有重力的星球上,山峰的極限高度與星球的引力密切相關,比如地球上的珠穆朗瑪峰高度為8844米,火星上的奧林匹斯山為21171米,在緻密的白矮星上,最高的“山峰”不會超過1釐米。

地球上最高的珠穆朗瑪峰,是印度板塊向亞洲板塊擠壓的結果,目前珠穆朗瑪峰還在以每年0.3釐米的速度抬升;據地質學家估計,在1000萬年前,珠穆朗瑪峰曾經達到過12000米的高度。

山峰的高度存在極限,主要原因是地球岩石的強度存在極限,隨著山峰高度的增加,最底層岩石將承受整座山峰的重量,當岩石的強度不足以支撐起山峰重量時,最底層的岩石將被壓成岩漿。

試想一座聳立的山峰,最底層的岩石解體後,整座山峰的高度降低,於是山峰的勢能轉化為內能,融化了最底層的岩石。

在2016年全國中學生物理競賽試題中,第12道題就利用了這個思路,可以粗略估計一個星球上,山峰所能達到的高度極限。

原理簡述:當山峰超過極限高度後,最頂層的山體將滑落到底部;也可以看成山基部分的物質被融化,導致山體高度降低;於是就可以視為山頂物質滑落到山底,釋放的重力勢能融化了山底的物質。

在地球上的絕大部分岩石,主要成分是二氧化矽(SiO2)、碳酸鈣(CaCO3)等等,岩石的平均融化熱為c=2~3*10^5J/kg,根據以上假設就有:

mgH=mc;

可以估計出地球上的山峰高度極限,在2~3萬米之間,當然這只是一個粗略的估計,實際情況還需要考慮各方面的因素;英國地質學家韋斯利夫,在考慮各方面影響後,計算出地球上山體的高度極限為21700米。

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