问题

我一直有个很奇怪的问题,大家发挥脑洞想一想,为什么天体星球都是圆形的?

回答
这个问题,说实话,确实挺让人琢磨的。我们抬头看星星,它们看着就像一个个闪闪发光的小点,但实际上,它们都是圆的,或者说更准确一点,是近似球形的。这事儿说起来容易,可真要细究起来,背后的道理可不简单,里头藏着好多咱们宇宙中最基本的规则呢。

咱们就从头说起,想想这些天体,比如地球、月亮、太阳,甚至那些遥远的恒星和行星,它们是怎么诞生的?大多数情况下,它们都是从一大团飘在宇宙里的“云”开始的。这团云可不是我们天上飘的白云,而是一团由气体(主要是氢和氦)以及一些尘埃组成的巨大集合体。你可以想象成一个松散的、不成形的物质团。

那么,为什么这个松散的物质团会变成一个圆球呢?这里头起作用的,最最关键的因素,就是引力。

引力,说白了,就是物体之间相互吸引的一种力。质量越大的物体,它的引力就越强。宇宙中的所有物质,不管多大,都存在引力。你手里拿的笔有引力,地球有引力,太阳更是有巨大的引力。

在那些形成星球的原始气体和尘埃云里,虽然一开始物质分布得不均匀,可能有些地方稍微稠密一点,但整体上,这些粒子之间都存在着微弱的引力。一旦某个区域稍微密集一点,它的引力就会比周围略强,就会开始吸引更多的物质向它靠拢。这就好比一个滚雪球的过程,雪球滚着滚着,就会越来越大,越来越重,吸引力也越来越强,然后就越滚越快,越滚越圆。

随着物质不断地聚集,这个团块的质量就越来越大,引力也越来越强。这个强大的引力就像一只无形的大手,从四面八方紧紧地抓着所有的物质,把它们往中心拉。你可以想象一下,如果一团物质要往中心挤,那么离中心越远的物质,受到的“拉力”就越大。而引力的作用,正是要把所有物质拉到离质心(也就是中心点)尽可能近的位置。

那么,什么形状能让所有物质都尽可能地均匀地分布在离质心最远(或者说最近)的距离上呢?答案就是球形。

想象一下,如果这团物质变成了方形或者三角形,那么在它的角落或者尖端,会有一些物质离中心特别远,而中间部分又比较靠近中心。这时候,引力就会把那些离得远的物质往里拉,同时也会让相对靠近中心的物质向外“扩散”一点,直到达到一个平衡状态。而球形,恰恰是所有点到中心的距离都相等的形状。在这种状态下,物质受到的引力作用最为“均衡”,系统的势能最低,也就最为稳定。就像你在一个碗里放一些沙子,它们会自然而然地堆成一个圆弧形,而不是一个有棱有角的堆积。

举个更形象的例子。你手里握着一团湿泥,你想把它捏成一个规则的形状。如果你只是随便捏,它可能会是各种不规则的样子。但如果你想让它成为最“紧凑”、最“节省空间”的形状,而且你要均匀地施加力量从四周往里压,最终它会趋向于变成一个球形。

当然,并不是说所有星球都是完美的球体。由于它们还在旋转,或者受到其他天体引力的影响,它们通常会有些变形。比如,地球因为自转,它的赤道部分会稍微“鼓”一点,两极会稍微“扁”一点,变成一个“扁球体”。但从整体上看,球形是它们最自然的形态。

还有一种情况,那就是质量非常小的天体,比如小行星带里的一些小石头。它们的质量太小了,引力不足以克服物质自身的强度,所以它们可以保持各种不规则的形状,就像土豆或者豆子那样。但是,一旦它们的质量达到一定程度,引力就会占主导地位,把它们拉成近似的球形。这个临界质量我们称之为“静力平衡”。

所以,总的来说,天体星球之所以是圆形的,最根本的原因就是引力。引力把物质从四面八方往中心拉,而球形是唯一能够让所有物质都尽可能均匀地分布在离中心最近(或者说最稳定)状态的形状。这就像宇宙在用最简单、最有效的方式来组织它自己的物质一样。是不是挺有意思的?我们看到的每一个圆圆的星球,其实都承载着宇宙中最基础的物理法则。

网友意见

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用同样的材料, 球形最稳定。

引力的方向指向星球的质心,只有球形才能保证物质稳定地挤在一起,不向中心塌陷。当物质所受引力超过自身碎裂的极限时,例如中子星形成的过程中,物质就会碎裂塌陷。

尽管不恰当, 您不妨吹个肥皂泡, 体会一下力是怎么把不规则的肥皂泡变成球形的。

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因为引力呗。

一个正方体的行星,八个角相当于八座山,六个面相当于六处洼地。对比地球,珠峰高8km多,只是地球半径的千分之一多一点而已。可见这个正方体行星上的“山”是什么规模。

天体尺度上不存在刚体,大家都是流体,引力作用下八座山上的物质会不断“掉”到洼地,把洼地填满。好了,现在它变成球形了。

以前在知乎看到的某个回答更具体,比如海洋和大气都会集中在六个面的中央,而山顶几乎是真空等等。题主可以自己找来看看。

可以再看看小行星的形状,最大的几颗是球形,大致以直径几百公里为界,小一些的就什么形状都有了,狗骨头形的都有。

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