Root Nation消息资讯资讯为什么恒星、行星和卫星是圆的,而彗星和小行星却不是?

为什么恒星、行星和卫星是圆的,而彗星和小行星却不是?

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当我们观察太阳系时,我们会看到各种大小的物体,从微小的尘埃颗粒到巨大的行星和太阳。 这些物体的一个共同特征是大物体(或多或少)呈圆形,而小物体则呈不规则形状。 但为什么?

为什么大物体是圆的这个问题的答案归结为重力的影响。 物体的引力总是指向其质量中心。 物体越大,质量越大,引力也越大。

对于固体物体,此力与物体本身的力相反。 例如,您感受到的地球引力向下的力不会将您拉向地球中心。 这是因为地面将您推回原处——这种力量太大以至于您无法从中跌落。

星星月亮和行星

然而,地球的力量有其局限性。 想象一座巨大的山峰,如珠穆朗玛峰,随着地球板块相互碰撞而变得越来越大。 随着珠穆朗玛峰越来越高,她的体重增加到她开始下垂的程度。 额外的重量会将这座山推入地幔,限制其高度。

如果地球完全由海洋组成,珠穆朗玛峰将简单地沉入地球的中心(取代它通过的所有水)。 任何水资源极其丰富的地区都会在地球引力的作用下下沉。 水极度稀缺的地区会被从其他地方挤出的水填满,使想象中的地球海洋成为一个完美的球形。

但问题是,引力实际上出奇地弱。 一个物体必须非常大才能施加足够强的引力来克服构成它的材料的强度。 因此,小的固体物体(直径为米或千米)的引力太弱而无法获得球形。

当一个物体变得足够大以至于引力胜出——克服构成它的材料的力——它会倾向于将物体的所有材料拉成球形。 物体太高的部分会被拉下来,取代它们下面的材料,导致太低的部分被推出。

太阳系

当达到球形时,我们说物体处于“流体静力平衡”。 但是物体必须有多大的力量才能达到流体静力平衡呢? 这取决于它是由什么制成的。 仅由液态水组成的物体可以轻松完成这项任务,因为它实际上没有力 - 水分子很容易移动。

同时,由纯铁制成的物体必须更大才能使其引力克服铁的内力。 在太阳系中,冰冷物体变成球形所需的阈值直径至少为 400 公里,而对于主要由更坚固的物质组成的物体,这个阈值甚至更大。 土星的卫星土卫一呈球形,直径396公里。 目前,它是我们已知的能够满足这些标准的最小物体。

但是,如果您记得所有物体都有在空间中旋转或移动的趋势,那么一切都会变得更加复杂。 如果一个物体在旋转,其赤道位置(两极之间的中点)受到的引力比两极附近的位置略小。

结果,在流体静力学平衡中预期的完美球形转变为所谓的“扁平椭球体”——当一个物体在赤道比在两极更宽时,尤其是我们的地球。 物体在空间中旋转得越快,这种效果就越显着。 土星的密度低于水,每十个半小时绕其轴旋转一次(与地球较慢的 24 小时周期相比)。 因此,它的球形比地球小得多。 土星的赤道直径刚好超过 120 公里,它的极地直径刚好超过 500 公里。 这相差将近108公里!

NASA 小行星 Phaethon

有些明星甚至更极端。 明亮的恒星 Altair 就是这样一个怪人。 它每 9 小时左右旋转一次。 它的速度如此之快,以至于它的赤道直径比两极之间的距离还要大25%!

简单地说,大型天体之所以呈球形(或接近球形),是因为它们的质量足够大,它们的引力可以克服构成它们的材料的强度。

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