為什麼在宇宙中地球和其它的星星都是「圓」的?

2021-01-09 知新了了

在人們的認知中,對很多事物的理解都存在著固定的思維。海水是藍色的、積雪是白色的、血液是紅色的、我們的地球是圓的等等,這都是我們認為理所當然的事情。

但是,你有沒有想過為什麼地球和宇宙中的星體都是圓的呢?其實,確切的描述應該是球形。為什麼它們基本上都是球形的,而不是圓柱形或立方體呢?

宇宙太浩渺,在這裡我們可以拿人類較為熟悉的太陽系裡的行星來討論這個問題。在我們的太陽系中,所有的行星都是球形的,包括太陽。但是,沒有一顆行星是真正完美的球體,我們的太陽也不是。所有這些天體都可以更準確地描述為「扁球體」。這種形狀的物體會在中間稍微鼓起來,就好像是一個被稍微壓扁的籃球。

更確切地說,在一個扁球體形狀的天體中,貫穿兩個極點的圓周長要小於赤道周長。所以在地球上,當你從南極走到北極再走回南極,你需要走39931公裡。當我們換一個方向,一次完整的赤道之旅要更長一些,這是因為地球赤道的周長是40070公裡。因此,當你站在赤道的海平面上時,你離地球中心的距離比站在兩極都要遠。

現在,我們把視線放到其他一些行星上,我們會發現這個凸起的赤道可能更為明顯。看看木星,地球赤道的寬度僅比兩極之間的寬度寬了0.3%,但是木星的測量結果顯示出兩者之間的差距更大。事實上,天文學家已經發現,這顆體積較大的行星赤道的寬度比兩極之間的寬度整整寬了7%。

好了,我們再說回行星為什麼是球形,嚴謹的說法是扁球形。星體的這種形狀其實是由重力和旋轉兩個主要因素造成的。天文學家解釋稱,所有有質量的物體都會受到重力的影響,重力會試圖從各個方向將物體向內擠壓。

換個說法,那是因為所有物體都會經受自引力,這是一種將原子拉向共同中心的力。 隨著物體的質量增加,它的自引力也會增加。 在它超過一定質量之後,巨大的拉力會導致物體自身坍塌,變成球形,使物體表面所有的點距中心的距離基本一致,進而保持一個相對平衡的狀態。質量較小的物品,比如香蕉或扳手,它們可以抵抗這種命運,因為它們的自重相對較弱,可以保持非球體的形狀。 然而,在行星、太陽和其他真正巨大的物體中,這種力量強大到無法抵抗,以至於它們無法避免的被「捏成」了球狀體。

另一方面,重力並不能決定一切。當重力使行星呈現球形時,星體的自轉速度正試圖使它們變平。星體自轉得越快,其赤道凸起的比例就越大。天文學家們表示,這就是為什麼在我們的太陽系中沒有完美的球體,只有扁球體。相比較而言,我們的太陽近乎是一個完美的球體,那是得益於它巨大的引力和相對緩慢的自轉速度(25天)。而宇宙中,有相當大比例的恆星旋轉得更快,所以在赤道處膨脹更為明顯。

比如,我們熟悉的牛郎星(天鷹座α星)就是這樣一顆恆星。它距離我們的母星只有16.8光年,是夜空中最明亮的天體之一。牛郎星的自轉速度非常、非常快,每10.4個地球小時它就能完成一次完整的自轉。因此,天文學家估計牛郎星的赤道的寬度至少比兩極之間的寬度要大14%。同時,自轉的轉速也解釋了木星的膨脹。畢竟,在這個氣態巨星上的一天只有9.9個地球小時。

其他的力量也會影響恆星和行星,改變它們的形狀。 太陽和月亮的引力都會在一定程度上影響地球的形狀,所以地球是會一個扁球體,遠不是我們眼睛看到的那麼完美的球形。就此而言,地球自身的板塊構造也是如此。 因此,我們的地球家園的質量並不是均勻分布的,事實上,它是相當粗糙的。

儘管如此,地球看起來還是比木星(和土星)圓得多。反過來,我們宇宙中的行星看起來都比它們的一些衛星更加圓。例如,火星上有兩顆小衛星,它們都沒有足夠的自引力保持成扁球體。相反,它們的外形反倒更像是土豆的形狀。

雖然,我們的地球不是一個完美的球形,但它對於人類而言,絕對是宇宙中最完美的地方(就目前而言)。

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