基本上,體型較大的天體,其外觀都是呈現為球形,包括我們所在的地球,以及我們所能看到的太陽和月亮。這種現象非常普遍,宇宙中的恆星和行星的形狀大都是球形。這背後的原因就是引力。
由於行星和恆星具有相當大的質量,強大的引力試圖把天體上的所有物質都拉到中心。根據牛頓的萬有引力定律,引力作用沒有方向,在各個方向上都是均勻的。一方面是均勻的引力作用,另一方面物質之間的電磁力(行星)或者核聚變產生的輻射壓(恆星)會阻止物質坍縮到中心,從而形成球體。
Credit: AMM
想象一下,如果在地球上建造一座高聳入雲的大廈,那麼,強大的地心引力會試圖把大廈上方拽到更靠近地心的地方。如果地基不夠堅固,大廈將會倒塌。長此以往的引力作用,將會使天體的形狀逐漸演變為球形。從本質上來說,球形能使所有組成粒子的勢能最小化,從而使天體結構趨於穩定。
不過,由於天體存在自轉的現象,所以天體的實際形狀是橢球形的,赤道附近凸出,兩極附近壓扁。地球也有這樣的現象,地球的赤道半徑約為6378千米,極半徑約為6357千米,前者比後者大了0.33%。而對於沒有固體表面的氣態巨行星以及恆星,如果它們的自轉速度很快,將會呈現出明顯的橢球形。例如,土星的赤道半徑比極半徑大了10.9%,它是太陽系中最扁的行星。距離地球140光年的水委一,它的赤道自轉速度高達250千米/秒,相比之下,太陽只有2千米/秒。如此高的旋轉速度,使得水委一的赤道半徑比極半徑大了56%。
基本上,體型較大的天體,其外觀都是呈現為球形,包括我們所在的地球,以及我們所能看到的太陽和月亮。這種現象非常普遍,宇宙中的恆星和行星的形狀大都是球形。這背後的原因就是引力。
由於行星和恆星具有相當大的質量,強大的引力試圖把天體上的所有物質都拉到中心。根據牛頓的萬有引力定律,引力作用沒有方向,在各個方向上都是均勻的。一方面是均勻的引力作用,另一方面物質之間的電磁力(行星)或者核聚變產生的輻射壓(恆星)會阻止物質坍縮到中心,從而形成球體。
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想象一下,如果在地球上建造一座高聳入雲的大廈,那麼,強大的地心引力會試圖把大廈上方拽到更靠近地心的地方。如果地基不夠堅固,大廈將會倒塌。長此以往的引力作用,將會使天體的形狀逐漸演變為球形。從本質上來說,球形能使所有組成粒子的勢能最小化,從而使天體結構趨於穩定。
不過,由於天體存在自轉的現象,所以天體的實際形狀是橢球形的,赤道附近凸出,兩極附近壓扁。地球也有這樣的現象,地球的赤道半徑約為6378千米,極半徑約為6357千米,前者比後者大了0.33%。而對於沒有固體表面的氣態巨行星以及恆星,如果它們的自轉速度很快,將會呈現出明顯的橢球形。例如,土星的赤道半徑比極半徑大了10.9%,它是太陽系中最扁的行星。距離地球140光年的水委一,它的赤道自轉速度高達250千米/秒,相比之下,太陽只有2千米/秒。如此高的旋轉速度,使得水委一的赤道半徑比極半徑大了56%。