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从地球到太阳,天体为什么都是球体,宇宙中有不规则的星球吗?

地球月球,金星火星

这些名称不同的天体在质量和体积上都有很大区别,表面环境也各不相同,但在众多不同点中它们其实还有一个共同点。

那就是它们都是球体,或者都近似于球体。

而且根据天文学家的研究,体积越大的天体所形成的球形越完美,比如直径1.28万千米的地球其实是个两极稍扁,赤道略鼓的不规则球体,极半径和赤道半径差了21千米左右,比值是1:0.99672,形象理解的话,如果地球是个直径1米的球体,那么赤道鼓起的部分也就比两极高3毫米而已。

这个结果凭心而论,让很多篮球足球都不如地球像球,但地球的完美程度比起1.5亿公里外的太阳来,还是差点意思。

作为太阳系内体积和质量最大的天体,如果把太阳也缩小为直径1米的球体的话,那么它的赤道部分只会鼓起0.1微米,注意是微米,也就是千分之一毫米,比地球缩小后的3毫米还要再精确几个数量级。

但你有没有想过

天体为什么都是圆球形状的呢?

为什么不是甜甜圈形状或者立方体形状呢?

这次我们就来回答这个问题

物理学家告诉我们,宇宙中有强力,弱力,引力,电磁力,这四大基本作用力,而天文学家告诉我们,在宇宙中引力才是支配所有天体的终极力量,剩下三个基本作用力支配的都是电子和原子核层面的微观世界。

具体到每一个天体上来看,引力的存在使得组成它们的物质都有着不断向中心坠落的特性,牛顿之所以被苹果砸到脑袋,就是因为地核的引力在吸引苹果向地核坠落。

但引力只有在天体质量达到一定程度后,才能强大到“均匀拉平”全部表面和整体外部形状,地球严格意义上来说并不平整,因为山峦起伏本质上就是地质活动在对抗地球引力。

在真正的大质量天体比如中子星上,山脉起伏最高才只有1毫米,而且只能存在很短的时间,马上就会被中子星超强的引力“强行拉平”。

物理学上把大质量天体在引力作用下外表逐渐向球体的演化过程,称为“流体静力平衡”,而由于气态物质远比固态物质容易被引力影响,所以天体质量大到一定程度后就会成为气态巨行星,它们的流体静力平衡也就做的更好。

太阳系内的木星和土星就是气态行星的代表,它们表面纷扰的大气也决定了它们比地球更圆,而对于由等离子体构成的太阳来说,情况也是差不多的,因为等离子体也远比固体物质容易被引力影响。

在地球上,海面远比地面平整也是这个原因,因为液态远比固态的可塑性强。

其实地球的引力并没有我们想象得那么强,一块小磁铁从地面吸起一根针这一过程,背后折射出的就是地球60万亿亿吨质量带来的引力,还不如一块小磁铁的事实。

总的来说

宇宙中并不是所有天体都是球形,至少小行星带里的天体还都是不规则形状,因为它们的质量太小了,核心区域的引力远不足以把固态表面上的起伏“熨平”,相较之下液态物质很容易就能完成“化身为球”的壮举。

从国际空间站上的宇航员生活视频,到我国空间站上的生活视频,我们都能看到宇航员们喝水的画面,在微重力的太空中,液态水马上就会自发形成一个个小水球,这背后的原理和天体呈现球体外观的原理是一样的,都属于流体静力平衡。

天体的形状虽然很大程度上由引力主导,但它自身的运动速度和状态也会造成形变,因此天体的演化过程是涉及到许多公式的综合过程。

同样,宇宙也绝非是一两个公式就能描述的,人类目前面对宇宙还有太多的疑问,也还有太多的宇宙规律等着科学家去发现和总结。