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宇宙中為什么星球都是圓的

2022-10-13 科普知識

  宇宙在物理意義上被定義為所有的空間和時間(統稱為時空)及其內涵,包括各種形式的所有能量,比如電磁輻射、普通物質、暗物質、暗能量等,其中普通物質包括行星、衛星、恒星、星系、星系團和星系間物質等。下面是小編為大家整理的宇宙中為什么星球都是圓的,僅供參考,歡迎閱讀。

  偉大的阿波羅登月工程開始于1961年,并結束于1972年,在這次人類歷史上最偉大的航天工程中,有12名宇航員被送上了月球,這是人類第一次踏足地球以外的天體,吹響了人類進軍太空的新號角,當然阿波羅登月工程取得的成就還不止這些,在這次登月行動中,人類還從月球上帶回了月球土壤進行科學研究,還在月球上安裝了反射鏡精確測量月球與地球之間的距離,這些成就最為外界所知,但是在阿波羅登月工程中,還有一個成就鮮為人知,那就是拍攝到人類歷史上第一張地球全身照片,那是阿波羅17號宇航員拍攝到的,這位宇航員駕駛著阿波羅17號宇宙飛船在距離地球2.9萬公里的地方拍攝到這張地球全身照,而這張照片也成為人類歷史上最經典的宇宙照片之一。

  阿波羅登月

  從這種照片中我們可以看出,地球就像一個球體懸浮在宇宙空中,藍色海洋和白色的白云相得益彰,在加上灰黃色陸地的點綴,讓地球看上去非常美麗,而從這種照片我們也看到一個細節,那就是地球是一個圓形的球體,后來隨著宇航員和探測器拍攝到其他天體照片對比,發現絕大多數天體的形狀都是圓形球體,包括行星、恒星、彗星也是圓的,在宇宙中除了隕石、小行星以外,其他天體幾乎都呈現圓形的球體,這是為什么呢?

  人類第一張地球全身照

  宇宙大部分天體之所以都呈現圓形球體狀,與它們形成的原因有關,就拿恒星的形成原因舉例,那恒星是怎么形成的呢?科學家研究發現,恒星是由星云形成的,這些星云在引力的作用下,開始圍繞引力中心高速旋轉,隨著時間推移,星云逐漸被壓縮到引力中心點,然后就產生了高溫高壓,隨著壓力不斷的增強和溫度不斷升高,更多的星云被吸引過來,慢慢的直到引力范圍內的星云都被吸引過來高速旋轉,這個時候星云會受到三個力的作用,分布是引力、張力和高速旋轉的離心力,引力會讓星云形成球體以適應引力最穩固的狀態,張力則讓真空中的液態也呈現圓形,離心力則把赤道附近的星云甩出來,在赤道附近形成一個膨脹的形狀,從而恒星形成了它最穩固的狀態:一個圓形球體狀。

  恒星形成之初,星云受引力作用高速旋轉,逐漸形成恒星

  其實有點像我們生活中經常遇到的現象,就好像一種物體受到的力剛剛可以維持它保持一種形狀的狀態,比如從一個小杯里面流出的水,流到大杯里面,當流到一半的時候,小杯里面的水和大杯外面的水相互作用力平衡了,就不會再流出來了,同樣的道理,引力讓宇宙物質形成球體,這是引力作用下形成的最牢固的形狀,引力再也無法改變它圓形球體的形狀,因此最終形成了圓形球體,星球的形成和恒星也差不多,它們也是由宇宙物質受到引力高速旋轉之后形成球體的,同樣也受到引力、張力、離心力的作用,變成一個赤道膨脹的球體,星球由于受到引力、重力和離心力的影響,所以它們的山峰一般不會超過10公里,超過這個高度就會被引力重力離心力給扯斷了,所以地球最高峰只有8公里左右,沒有超過10公里的山峰。

  行星也是由物質高速旋轉形成的

  此外而只有直徑比較大的星球由于引力較強,所以它們才會受到這幾種力的作用,這個臨界點在500米左右,也就是直徑大于500米的天體才有可能形成球體,而行星小于500米的天體引力很小,無法形成球體,比如像隕石、小行星等小天體就形成了不規則的形狀,有長方形、有多邊形、有菱形等,而直徑越大的天體受到的引力越強,同樣受到引力、張力、離心力的作用也就越大,因此這種天體的'形狀也就越圓,反之會呈現比較圓的橢圓形,就好比我們的地球這個星球不叫小,地球其實不算是真正的圓形球體,而是一個偏橢圓形球體。

  拓展閱讀:

  對宏觀物質而言,電磁力和引力是塑造出物體形狀的根本原因,這與其質量相關。

  電磁力主導:

  對體積普遍較小的物質來說,比如我們生活里常見的塑料、泥巴、石頭等物質,這些物質內部的電磁力遠大于其自身的引力。

  這些物質的形狀之所以是這個樣子,是由物質內部分子間的化學鍵所決定的,這些化學鍵之間的作用力就是電磁力,電磁力使得分子得以聚集在一起形成我們所看到的形狀。

  當然,我們必須要承認,分子之間也會產生萬有引力,但是這個力實在太小,不及電磁力的萬一。因此,分子間的引力無法對分子間的電磁力造成影響,所以物體不會因此發生化學鍵的斷裂,也就不會改變形狀。當然,外力的干涉也可以改變,但這就不是自然狀態下的形狀了。

  萬有引力主導

  當物質的基本組成足夠多,從一個小石頭變成一顆巨大的星球后,這時候電磁力的大小沒有變化,但是萬有引力將變得非常巨大。此時,引力成為絕對的主宰,物質的形狀也會因此發生改變,朝著最小勢能狀態發展。

  在宏觀天體內,再堅硬的物質也會變得像面團那樣柔軟,根據“最小勢能原理”,在時間的支援下,星球就會慢慢變成球形。這也正是為什么宇宙間大多數天體都是圓形的主要原因——引力決定形狀。

  有人可能會說,地球的表面明明是高低起伏的啊,還有著水流,石頭,等各種可以移動的物質呀。當我們站在地球的視角上來看:在自然狀態下,這些流動的物質也會慢慢朝著“低點”運動,引力會吸引這些物質去往更低的地方。久而久之,星球也就更加傾向于變成圓形了。

  現代科學觀測:我們的地球其實是一個兩極略扁的“橢球”,這又是為啥呢?這是因為地球的自轉,以赤道上的一點為例,其速度能達到465米/秒,而在兩極則為0。因此,自轉產生的離心力在赤道最大,在南北兩極最小,因此地球就成了一個“大肚子”。

  如果星球自轉速度更快,那星球就會變得更扁,這種現象在氣態形行星身上更為明顯,比如土星和木星,就是十足的橢球。

  如果在此基礎上進一步加快自轉,星球最終會變成什么形狀呢?科學家們預測,可能會變成一個環形,像“甜甜圈”那樣。當然,這僅僅是科學家們的推測,到目前為止,科學家們已經發現了5000多顆地外行星和數不盡的恒星,暫時還沒有發種形狀的天體。

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