[what if]第89期:钨制灶台

提问:

如果我把一块钨制灶台扔到太阳里,它在消失前能落到多里面?

—— Michael Leuchtenberg

回答:

掉不到多里面。

由于钨有着极高的熔点,拿它来做太阳跳伞灶台确实是一个不错[1]的选择。

首先遇到的问题是阳光。随着灶台离太阳越来越近,它的温度也会越来越高。虽然钨在所有单质中熔点最高,但别忘了太阳可是太阳系中最炽热的东西之一。当灶台靠近到离太阳几个半径距离之内时,它就直接汽化了。

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(如果真的发射了这个探测器的话,它最多只能往里面跑1/8水星轨道半径的距离)

如果你在灶台外边包一层热保护罩,或者把它从一个向太阳俯冲的宇宙飞船里扔出来,那么它有可能相对毫发无损地进入太阳的大气层。不过在这种情况下,还是会有许多有趣的物理效应把它毁掉。[2]

由于太阳的质量过于巨大,任何落向太阳表面的物体都会被太阳的引力加速到极高的速度。这块坠落的灶台的速度将会超过每秒600千米——相当于光速的0.2%。(相比之下火箭只能将宇宙飞船加速到每秒10-20千米。)

从灶台的角度来看,来自太阳大气的粒子将以每秒600千米的速度砸在脸上。这些高速粒子会在灶台表面砸出许多凹坑来。[3]当灶台从太阳表面坠落几千千米[4]后,这些粒子撞击传递的能量将会超过阳光传递的能量。

这些撞击会把钨原子一个个从灶台表面撞飞——这一过程被称为溅射。随着溅射以及撞击带来的加热效应的逐步累积,灶台会在短时间里吸收大量能量。
如果灶台够大的话,它能够穿透太阳的光球层——太阳“表面”下的第一层——还会引发太阳耀斑。[5]但即便如此,灶台还是无法穿透太阳的整个大气层——它会在太阳色球层中的某个地方蒸发消失。

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(再见,灶台。我不知道你的任务是什么,但你表现得足够好了。)

于是我就想要问一个很关键的问题:

谁家特么用钨制灶台?

钨制灶台确实很耐热,但准备食物的台子居然是钨制的这个事实让我深深不安。

1994年9月,一个法国士兵用枪管来喝酒。15分钟后,他便开始抽搐,之后被立即送往医院,最后的诊断结果是“急性钨中毒”——这在医疗史上可是第一例。据说后来他完全康复了,虽然在那之后好几周里他的整个身体组织里到处都有钨元素。

所以Michael啊,要记住这个教训,要用正常一点的材料。你家的灶台用大理石做就好了,也别把它往太阳里面扔。

如果你是个法国士兵的话,请像正常人那样喝酒……

wpid-sun_wine-2014-06-5-17-32.png(这还差不多)

  • 注1:“不错” 这个词通常意味着你在朝某个目标努力,不过你做的事情太过奇怪,所以我不太确定你是否真的有某个目标。
  • 注2:“会有许多有趣的物理效应把它毁掉”这句话可以用来回答很大一部分发给这个blog的提问。
  • 注3:从粒子物理的角度来看,单个质子的能量将达到约2keV。
  • 注4:我一直在想为什么几千千米不叫做“兆米”(megameter)呢?
  • 注5:想要看关于这个的科学讨论的话,请戳这里。想要看科幻版讨论的话,请移步Stephen Bexter和Arthur C. Clarke写的《sunstorm》一书。

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