宇宙中的星球为何都是圆的?是什么力量导致的?

8月 21, 2022 188体育

在宇宙,有无数各种各样的天体。奇怪的是,不论是恒星还是行星,再或者是一些卫星,都是球形的。很多人都问过我:为什么这些星球都是球形的呢?到底是什么力量导致的呢?

其实,星球呈球形的原理,和地球上的水流动的原理是一样的。为什么自然界的水都是从高往低流的?为什么你不会在自然界看到江河湖海出现高低错落的稳定形状呢?答案很简单,那就是它们受到了地心引力的作用,就会往地势低的地方流动。

这里所说的高和低,其实都是相对的概念。地球是球形的,哪里有绝对的高和低呢?所谓的低,其实就是更靠近地球质心的位置,也就是离地心更近的地方。

水是如此,固体也一样。别看岩石非常坚固,但是在天体尺度上看,它们同样可以“流动”。比如山体滑坡、比如碎石坠落,其实都是固体的岩石以自己的方式“流动”。它们落在了地面上,和原本在山上相比,就更靠近地心了。

这是小规模的变化,还有大规模的变化,那就是地震。在地震发生时,会有更多山体发生破裂,更多的石头落下来。类似的还有火山等地质活动,都能产生相同的效果。一两次地质活动导致的变化和整个星球相比微不足道,但时间足够长的话,就会让一个天体越来越接近球形了。

有的时候,仅仅一次地质活动,就能产生比较明显的效果。比如2011年日本的大地震,甚至让地球自转速度加快了1.8微秒!这就是因为地震导致地球更接近球形,自转的力臂减小,角动量不变,所以角速度加快了。

这还是像地球这样的固体星球,如果是木星、太阳这样的气体星球,由于“流动性”更大,表面也就更加“光滑”了。

但对于它们来说,还有另外一个情况。尽管流动性大让它们更加光滑,但外形也更容易产生变化。虽然它们的局部像水一样不会产生固体这种有棱有角的高低结构,但其整体还是可能出现变形的。

以木星为例,它是太阳系自转速度最快的行星,只需要9小时55分30秒就能完成一次自转。由于赤道最大,再加上气体行星比较蓬松,所以木星的外形非常扁。其赤道半径为71492公里,极半径为66900千米,前者是后者的1.069倍。

土星和木星一样,都是高速自转的气体行星。虽然自转速度比木星慢一些(10时33分38秒),但土星密度比木星更低,所以也更扁。它的赤道半径为60268公里,极半径为54364公里,前者是后者的1.109倍。

在距离我们大约1800光年的位置上,有一颗名叫WASP-103b的系外行星。它也是一颗巨大的气体行星,甚至比木星还大,质量是木星的1.5倍左右。

它还有一个特点,那就是距离宿主恒星WASP-103非常近,不到日地距离的2%(约300万公里)。因此,它的表面温度也相当惊人,达到了2508K。我们知道,气体是会热胀冷缩的,所以它比木星还要更加蓬松。再加上宿主恒星巨大的引力,它硬生生被拉成了橄榄球的形状!

总而言之,宇宙天体的外形不仅和它自身的属性有关,还要看它是否受到其他天体的影响。只不过大部分天体都距离其他天体比较远,所以通常都是“自己说了算”的。

其实,即便是固体的,地球也会因为自转呈现出椭球状。地球的赤道半径为6378.137公里,极半径为6356.752公里,虽然没有木星和土星那么夸张,但还是非常接近正球体的。

别看地球表面有高山盆地,在咱们人类看来高低起伏,不过就算是最高的珠穆朗玛峰(8848.86米)还是最深的马里亚纳海沟(11034米),跟12756公里的地球平均直径相比都不值一提。如果地球有苹果这么大,珠峰的高度也就和苹果皮差不多,约等于没有。即便如此,我们也不能说地球是正球体。

而且,只有质量比较大的天体,才有形成球形的基础。如果质量比较小,引力也就非常微弱,是不足以形成球形的,我们不会看到路边的一块石头在引力的作用下变成球形。

所以说,“一块岩石”的质量能不能达到使其变成球形的程度,应该是有一个分界线的。这在天文学上有一个术语,叫“自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状”或者是“达到流体静力平衡形状”。

在太阳系内,这也成为了区分天体的标准。任何达不到这个标准的天体,都被统一称为小行星。达到这个标准的,则被称为矮行星或者行星。像冥王星,就是达到了这个标准,但没有达到下一个标准,所以被归类为矮行星。

太阳系内最小的矮行星叫谷神星,直径只有大约950公里,比它小的都是小行星。其实在刚被发现的时候,谷神星也一直被归类为小行星,直到矮行星概念出现后,它才因为外形呈球体而晋级为矮行星的。

在太阳系中,也有比谷神星小的小行星也呈球体,比如智神星等。但是,由于小行星和矮行星之间没有明确的数据上的界限,所以这些小行星能否晋级的问题一直悬而未决。

至于比它们更小的天体,外形就千奇百怪了,比如日本探测器采集样本的小行星龙宫

总之,宇宙中的天体并不是全都呈球形,甚至可以说没有绝对的正球形天体。至于它们在表面上能不能达到接近球形的程度,就要看它的体型够不够大了。返回搜狐,查看更多

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