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当我们观察宇宙的时候 , 会看到各种各样的天体 , 从宇宙尘埃到恒星和行星 , 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 。
【小行星|恒星、行星都是圆的,彗星和小行星为什么不是圆的?】
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 。
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