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为什么宇宙中所有星球都是圆的,无一例外?

类别:社会 发布时间:2024-07-24 10:48:00 来源:魅力科学君

为什么宇宙中所有星球都是圆的,无一例外?这个问题有一个简单的答案:星球的定义就是“由各种物质构成的巨型球状天体”,而球状天体当然就是圆的,所以如果某个天体不是圆的,那它就不能称之为星球。

为什么宇宙中所有星球都是圆的,无一例外?

当然了,这个答案有点狡辩的味道,下面我们来看看其中的具体原理。

实际上,宇宙中确实存在着很多形状不规则的天体,比如说我们太阳系中的小行星、彗星等,尽管这些天体的形状各不相同,但它们却有一个共同的特点——它们的质量都相对较小,另一方面来讲,凡是能被我们称为星球的天体,也有一个共同的特点——它们的质量都相对较大。为什么会这样呢?这就要从引力讲起。

在宇宙中的四大基本力中,引力是最弱的一种,但由于引力是一种长程力,也就是说引力的作用范围在理论上来讲是无限远的(只不过距离越远引力就越弱,但永远不会为零),并且引力只有“吸引力”,而没有反向的“排斥力”,因此引力是可以无限叠加的。

为什么宇宙中所有星球都是圆的,无一例外?

正如我们所知,宇宙中所有具有质量的物质都会产生引力,而因为引力可以无限叠加,所以一个天体的质量越大,其自身的引力也就会越大,并且没有上限。

宇宙中每一个天体的自身引力,其方向都是笔直地指向天体的质心,我们可以将其简单地理解为,天体的引力一直在试图将自身所有的物质都“压缩”进天体的质心里面去。

如果一个拥有固态结构天体的质量较小,那么其自身物质的强度就可以“无视”自身引力的“压缩”,在这种情况下,这个天体就可以维持其在形成之初的形状,而这些形状基本上都是不规则的。

为什么宇宙中所有星球都是圆的,无一例外?

但物质的强度是有限的,假如一个天体的质量增加到一定的程度(一般认为是10^21千克),那即使它拥有固态结构,其自身的引力也可以强大足以克服其自身物质的强度,在强大引力的“压缩”下,这个天体在整体上就会呈现为一种流体的性质。而当达到流体静力平衡时,它自然而然地就会是一个球状天体,为什么呢?因为这种形状是最稳定的。

顺便讲一下,一颗星球想要维持稳定,其内部就必须要有力量来抵挡自身引力的“压缩”,对于像地球这样的行星来讲,这种力量其实就是物质之间的电磁力。

但对于像太阳这样的恒星而言,物质之间的电磁力完全无法抵挡其自身的引力,而它们之所以能够维持稳定,其实是因为它们的核心一直在发生核聚变反应,其释放出的一部分能量就充当了抵挡自身引力的力量。

为什么宇宙中所有星球都是圆的,无一例外?

如果一个天体的内部没有发生核聚变反应,并且它本身的质量又足够大,以至于物质之间的电磁力无法抵挡其自身的引力,那它就会被“压缩”得越来越致密。

在此过程中,有两种力量能够抵挡引力,它们分别是“电子简并压力”和“中子简并压力”,后者比前者更强,如果前者能够抵挡住引力,那么这个天体就会演化成一颗白矮星,如果是后者,那么这个天体就会演化成一颗中子星,而假如天体的质量非常巨大,以至于连“中子简并压力”都无法抵挡其自身的引力,那么它就会被无限“压缩”,最终会演化成一个黑洞。

为什么宇宙中所有星球都是圆的,无一例外?

总而言之,之所以宇宙中所有星球都是圆的,其实是引力塑造的结果,由于一个天体只有在质量足够大的时候,其自身的引力才可以克服其自身物质的强度,因此对于那些质量较小的天体来讲,它们的形状就可以是不规则的。

值得一提的是,因为已知的星球都存在自转,而自转所产生的“离心力”会使星球形状发生一定程度的改变,所以已知的星球都不是标准的圆球(注:“离心力”是一种虚拟力,它本质上是物体惯性的体现)。

比如说我们地球的赤道区域就会因为自转而微微隆起,而在太阳系八大行星中,这样的情况在土星上最为明显,探测数据表明,土星的赤道半径约为60268千米,而极半径却只有大约54364千米,所以土星也被称为“太阳系中最扁的星球”。

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