摘要:如果你仔细观察过太阳、月亮或者木星的照片,可能会发现它们看起来都像一个“球”。甚至我们脚下的地球,其实也是个圆球。不过,有些天体看起来特别圆,比如太阳和木星,而另一些像小行星或彗星却是“歪瓜裂枣”。为什么会有这样的差别呢?其实答案藏在“引力”这个宇宙大管家手里
朋友们不知道你有没有过这样的疑问吗?为什么天上的星星和行星都是“圆滚滚”的?
如果你仔细观察过太阳、月亮或者木星的照片,可能会发现它们看起来都像一个“球”。甚至我们脚下的地球,其实也是个圆球。不过,有些天体看起来特别圆,比如太阳和木星,而另一些像小行星或彗星却是“歪瓜裂枣”。为什么会有这样的差别呢?其实答案藏在“引力”这个宇宙大管家手里。
神奇之一:引力可是宇宙的“捏橡皮泥大师”
想象一下,你有一块橡皮泥,用力挤压它,它会慢慢变成一个球。引力就像一双无形的大手,把所有物质往中心拽。质量越大的天体,引力越强,这双手就越有力。比如地球这样的大行星,自身引力足够强,能把高山、海洋都“压”得贴着表面分布,最终形成一个接近球体的形状。
不过,这双“引力大手”也有搞不定的时候。如果天体太小,比如当其直径小于800公里的小行星,它的引力太弱,捏不动坚硬的岩石,所以这些小不点就保持着奇形怪状,像土豆或碎石块。
神奇之二:流体静力平衡造就的是引力和压力的拔河比赛
天体内部其实在悄悄进行一场“拔河比赛”:引力拼命把物质往中心拉,而压力(比如地球内部的高温岩浆膨胀力、恒星内部的核聚变能量)则向外顶。当这两种力量势均力敌时,天体就进入流体静力平衡状态,物质均匀分布,形状自然变得圆滚滚。
举个例子吧:吹气球时,气球内外的气压平衡会让它膨胀成球形。太阳这样的恒星主要由气体组成,就像一团“高温气球”,所以看起来特别圆。
神奇之三:为什么有的天体“圆到极致”?
1. 气态天体更圆:木星、土星这类气态巨行星没有固态表面,气体在引力作用下能自由流动,所以比岩石行星更接近完美球形。不过,土星因为转得太快(10小时一圈),离心力把赤道甩得凸起,像个被压扁的橘子。
2. 极端引力下的“强迫症患者”:中子星是恒星死亡后的残骸,引力强到匪夷所思。哪怕它一秒钟转几百圈,超高引力依然能把表面“抹平”,几乎是个完美的球。
3. 懒得转圈的天体:金星自转一圈要243天,慢悠悠的转速让离心力几乎可以忽略,所以它比地球更圆(地球赤道比两极宽约42公里)。
神奇之四:不规则的“叛逆分子”
宇宙里也有不守规矩的天体,比如:
①小行星和彗星:质量太小,引力捏不动岩石,形状千奇百怪。比如,“天涯海角”小行星像两个雪球粘在一起。
②被撞歪的天体:火星的卫星火卫一表面布满撞击坑,像个坑坑洼洼的土豆。
③潮汐拉扯的受害者:靠近大天体的卫星(如木卫一)会被引力撕扯变形。
神奇之五:宇宙中的“完美球体”冠军
目前已知最圆的恒星是开普勒11145123,直径约300万公里,但赤道和两极的差距只有3公里——相当于一个足球的误差不到一根头发丝!而某些中子星的完美程度可能更高,只是人类还无法精确测量。
小编的一是小体会:宇宙天体的形状其实是引力、压力、自转速度等三方较量的结果:①大质量天体 → 引力胜出 → 变圆,②流体组成或超强引力→ 更圆,③转得快或有外力干扰→ 变扁或畸形,④质量太小→ 保持原形
下次抬头看月亮时,朋友们不妨想想:这个圆球,可是引力和压力打了46亿年“太极”之后的成果呢!
本文的主要参考文献:
1. Carroll, B. W., & Ostlie, D. A. 2017. An Introduction to Modern Astrophysics (2nd ed.). Cambridge University Press.
2. NASA.2020.Why Are Planets Round?
3. Lissauer, J. J., & de Pater, I. 2019. Fundamental Planetary Science: Physics, Chemistry and Habitability. Cambridge University Press.
4. National Geographic. 2021. Neutron Stars: The Densest Objects in the Universe.
5. Aerts, C. 2021.The Roundest Star Ever Observed. Astronomy & Astrophysics, 592, A75.
来源:雨德看世界