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这漫天的星辰 , 每一颗都是太阳!
当我们抬头仰望星空的时候 , 你也许会产生这样的疑问:它们是什么 , 距离我们有多远 , 有没有外星人?这些问题自然而然地就出现在我们的脑海里 。
除此以外 , 是否思考过这样一个问题:夜幕中的星河鹭起 , 为什么它们都是圆的?这是什么原理?可不可以是别的形状?
【为什么宇宙中的天体都是“圆”的?科学推测:其实环形也可以!】
不仅如此 , 如果你对比一下各种星球 , 你会发现:星球的质量越大 , 它的形状就越圆 。 我们可以从各个星球的最高山峰上看出一些端倪 。
月球的直径为3476千米 , 最高峰为莱布尼兹山 , 高度达到9840米 , 占比0.28% 。
火星的直径为6779千米 , 最高峰为奥林帕斯山 , 高度为21171米 , 占比0.31% 。
地球的直径为12756千米 , 最高峰为珠穆朗玛峰 , 高度为8848米 , 0.07% 。
对一些极端天体来说 , 这个数字会更极端:
白矮星上的最高峰不会超过1厘米 。
中子星上的最高峰不会超过1毫米 。
在这几个例子里 , 哪怕是看上去最不圆的火星 , 它的圆润程度也远远超过一颗兵乓球 。
其中的原理很复杂 , 但是核心原理就是:最小势能原理 。 对一个物体而言 , 当其为球形时 , 它处于表面势能最小的状态 , 处于这个状态下的物体最稳定 。 对一个系统而言:如果它的状态不稳定 , 那么它就会自发地朝着最稳定的方向发展——达到相对最小势能状态 。
对宏观物质而言 , 电磁力和引力是塑造出物体形状的根本原因 , 这与其质量相关 。
电磁力主导:对体积普遍较小的物质来说 , 比如我们生活里常见的塑料、泥巴、石头等物质 , 这些物质内部的电磁力远大于其自身的引力 。
这些物质的形状之所以是这个样子 , 是由物质内部分子间的化学键所决定的 , 这些化学键之间的作用力就是电磁力 , 电磁力使得分子得以聚集在一起形成我们所看到的形状 。
当然 , 我们必须要承认 , 分子之间也会产生万有引力 , 但是这个力实在太小 , 不及电磁力的万一 。 因此 , 分子间的引力无法对分子间的电磁力造成影响 , 所以物体不会因此发生化学键的断裂 , 也就不会改变形状 。 当然 , 外力的干涉也可以改变 , 但这就不是自然状态下的形状了 。
万有引力主导当物质的基本组成足够多 , 从一个小石头变成一颗巨大的星球后 , 这时候电磁力的大小没有变化 , 但是万有引力将变得非常巨大 。 此时 , 引力成为绝对的主宰 , 物质的形状也会因此发生改变 , 朝着最小势能状态发展 。
在宏观天体内 , 再坚硬的物质也会变得像面团那样柔软 , 根据“最小势能原理” , 在时间的支援下 , 星球就会慢慢变成球形 。 这也正是为什么宇宙间大多数天体都是圆形的主要原因——引力决定形状 。
有人可能会说 , 地球的表面明明是高低起伏的啊 , 还有着水流 , 石头 , 等各种可以移动的物质呀 。 当我们站在地球的视角上来看:在自然状态下 , 这些流动的物质也会慢慢朝着“低点”运动 , 引力会吸引这些物质去往更低的地方 。 久而久之 , 星球也就更加倾向于变成圆形了 。
现代科学观测:我们的地球其实是一个两极略扁的“椭球” , 这又是为啥呢?这是因为地球的自转 , 以赤道上的一点为例 , 其速度能达到465米/秒 , 而在两极则为0 。 因此 , 自转产生的离心力在赤道最大 , 在南北两极最小 , 因此地球就成了一个“大肚子” 。
如果星球自转速度更快 , 那星球就会变得更扁 , 这种现象在气态形行星身上更为明显 , 比如土星和木星 , 就是十足的椭球 。
如果在此基础上进一步加快自转 , 星球最终会变成什么形状呢?科学家们预测 , 可能会变成一个环形 , 像“甜甜圈”那样 。 当然 , 这仅仅是科学家们的推测 , 到目前为止 , 科学家们已经发现了5000多颗地外行星和数不尽的恒星 , 暂时还没有发种形状的天体 。
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