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。
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。
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。
土星的形状夸张吗?还有比它更夸张的天体。
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!
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”。
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。
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
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