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恒星、行星都是圆的,彗星和小行星为什么不是圆的?

当我们观察宇宙的时候,会看到各种各样的天体,从宇宙尘埃到恒星行星,宇宙中的天体拥有不同的大小,这些物体也都有一个共同的特征――越大的天体越接近圆形,小型天体往往是不规则的。

为什么较大的天体是圆形,较小的天体却是不规则的?这是观察宇宙就可以发现的最基础的问题,也是最为本质的问题,各种天体的不同形状,取决于自身的力量!

天体自身的重力,是决定形状的关键:

宇宙中的天体能够成为圆形,最重要的因素就是重力。宇宙中所有物体的引力,都指向物体的质量中心,通常情况下物体体积越大,质量越大,产生的万有引力也就越大。

对于固体来说,万有引力是一个矛盾的力――在地球上,地球引力想要把我们拉入地心,但是地球固态的地面,阻止我们靠近地心,形成了受力平衡。

地球引力是有限的力量,珠穆朗玛峰虽然受到板块挤压而不断升高,但是当珠穆朗玛峰的高度和体积到达一定的水平,就会因为万有引力作用重新下沉到地幔,因此珠穆朗玛峰不会无限增高。引力越小的星球,往往可以形成更高的地形。

固态的岩石星球,可以为表面的物体提供更强的支撑力,阻止物体坠入星球的中心。

如果珠穆朗玛峰位于一颗液态星球或气态星球,珠穆朗玛峰就会由于引力作用,穿过液体和气体,逐渐下沉到星球的中心,气体和液体比固体更容易流动,星球体积的增加,会均匀增加到每一个位置,从而形成一个完美的球形。

从宇宙中看地球,海洋的表面要比陆地更加平整,说明液体和气体更容易受到万有引力的作用而发生变形、流动。

万有引力很重要,却非常“弱”:

万有引力是宇宙最基础的物理法则,但万有引力却非常弱,我们每天起床、跳跃、拿起铅笔,每一个动作都打败了地球的引力。如此巨大的地球,也无法产生让我们匍匐在地的引力。

宇宙中的天体需要非常庞大,拥有足够的质量,才能产生超越岩石强度的引力,进而将表面的所有材料拉成球形。

体积较小、质量较小的天体,很难产生足够的引力对表面的固体物质产生影响,因此小行星彗星以及较小的天体,基本都无法形成球体。

引力作用虽然很弱,但是却无时无刻影响着星球上的所有事物。

科学家认为,引力作用越强的星球,生物的身体往往会更加强韧,因为身体需要对抗更加强大的引力作用。

然而如果一颗星球的引力过于强大,生命就很难离开陆地进入空中,到达地球引力100倍以上的星球,可能会成为一座“引力监狱”,生命只能在星球表面艰难生活,甚至连跳跃都很困难。

引力与流体静力平衡,是天体变为球形的关键:

当一个天体的质量足够巨大,能够击败组成天体的材料强度时,长期的引力作用,就会倾向于将天体的所有材料压缩成球形,当万有引力与材料强度形成平衡时,整个天体就到达了流体静力平衡。

液体和气体可以流动,因此基本没有强度,可以轻松被引力控制,形成相对完美的球形,固体的强度往往比较高,形成球形需要较强的引力。

土卫一是目前已知的,最小的球形固态天体,直径只有396公里。

考虑天体运动,天体形状会更加复杂:

如果只是考虑静态的天体,引力和天体材料就是决定形状的核心因素,但绝大多数天体并非静止不动,而是不断进行公转和自转运动。

这就会导致离心力的出现,而离心力会抵消一部分引力作用,尤其是赤道位置,自转和公转过程中,赤道的线速度最快,受到的离心力最强,因此运动天体的赤道位置往往会有隆起,从而成为一个“扁球体”。

我们生活的地球,赤道位置由于离心力的作用,大约隆起了44公里,但是从地球的整体来看,44公里的凸起,完全无法用肉眼分辨。

一个天体的形状,由很多因素共同决定――引力、天体组成、运动方式,甚至还有温度等其他因素。我们了解到的知识越多,就能做出更加细致的解释。

宇宙并非一个单纯的物理公式,而是无数物理法则共同作用的空间,人类只有尽可能发掘潜在的物理法则,才能彻底解读宇宙的所有奥秘!