這是我們認為理所應該的事,正如玫瑰是紅色的,行星自然是球型。事實(shí)就是這樣的,不是么?畢竟,如果不是球形,我們構建太陽(yáng)系模型時(shí)將面對更多挑戰:不能使用小的泡沫球,我們不得不制作一大堆二十面體形狀的行星模型。
圖解: 在這張由哈勃望遠鏡拍攝的土星照片中,你能看到一個(gè)土星環(huán)中間的凸起。
但,你有想過(guò)為什么行星是球形的么?為什么它們基本上都是球形,或者說(shuō)為什么不是圓柱形、方形?
對此,我們應該直言不諱,實(shí)事求是。在太陽(yáng)系中沒(méi)有一個(gè)行星是標準的球體,包括太陽(yáng)。它們的形狀更傾向于描述為“扁球體”。具有這種形狀的物體中間微微凸起。借天文學(xué)家Phil Plait的比喻:它們看起來(lái)就像是被人坐在上面的籃球。
從數據上講,具有扁球形的行星的極地周長(cháng)小于赤道周長(cháng)。地球也是如此,假設你從北極到南極再返回北極,你總共走了24812英里(39931km)。另一方面,一個(gè)完整的環(huán)赤道游會(huì )更長(cháng)有點(diǎn)。這是因為地球的赤道周長(cháng)為24900英里(40070km)。即,當你站在赤道海平線(xiàn)上比在任何一個(gè)極地海平線(xiàn)離地球中心更遠。
在其它一些行星中,它的凸起甚至更加明顯,比如木星。地球的赤道只比極地間寬0.3%。但,木星的測量值顯示了更大的差異。實(shí)際上,天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現這個(gè)加大號行星的赤道比兩極間足足寬了7%。
扁球體的形成主要有兩個(gè)重要因素:引力和旋轉。華盛頓州戈爾登代爾天文臺主管Troy Carpenter,就在和我們通過(guò)郵件探討了此事。他解釋到,“任何有質(zhì)量的物體都會(huì )受到引力作用,并且引力會(huì )在各個(gè)方向向內擠壓物體”。
那是因為所有物體都受到自身引力,這是一種將原子拉向共同中心的力。隨著(zhù)物體的質(zhì)量增加,它的自引力也會(huì )增加。在它超過(guò)一定質(zhì)量之后,拉力過(guò)大導致自身坍塌并變成球形。小物品 - 比如香蕉或扳手 - 可以抵抗這種事件發(fā)生,因為它們的自引力較小,允許它們保持非球形。然而,在行星、太陽(yáng)和其他真正巨大的物體中,引力是如此的強大以至于它們無(wú)法避免被扭曲成球狀體。
“但引力并不是全部的原因,” Carpenter說(shuō)道。當引力將行星變成球形時(shí),它們的旋轉速度同時(shí)試圖壓扁行星。當行星的旋轉速度越快,它的隆起便會(huì )越不成比例?!斑@就是為什么我們的太陽(yáng)系中沒(méi)有標準的球體——只有扁球體,” Carpenter告訴我們。 “太陽(yáng)幾乎是一個(gè)完美的球體,因為其巨大的引力和25天的相對較慢的旋轉速度。宇宙中相當大比例的恒星旋轉得更快,因此在赤道處有著(zhù)更加明顯的隆起。

圖解:像圖中的牽牛星一樣,恒星的腹部也會(huì )隆起。
牛郎星就是這樣一顆恒星。它距離地球只有16.8光年,是夜空中最明亮的天體之一。牽牛星的自轉速度非常非???,每10.4個(gè)地球小時(shí)就能繞其軸完成一次完整的自轉。因此,天文學(xué)家估量牽牛星在赤道的寬度至少比兩極之間的寬度大14%。轉速也解釋了木星的膨脹。畢竟,在這個(gè)氣態(tài)巨星上,一天等于輕快的9.9個(gè)地球小時(shí)。
其它的力也作用于恒星和行星,改變它們的形狀。雖然地球是一個(gè)扁球體,但它肯定不是一個(gè)標準的扁球體。太陽(yáng)和月球的引力都在一定程度上影響著(zhù)地球的形狀。就此而言,地球自身的板塊構造也受此影響。因此,地球各個(gè)部分的質(zhì)量并不是均勻分布的 - 事實(shí)上,它是相當粗糙的、有起伏的。

盡管如此,它看起來(lái)還是比木星(和土星)圓得多。反過(guò)來(lái),我們宇宙中的行星看起來(lái)比它們的一些衛星更加傾向于球形。例如,火星上有兩顆小衛星,它們都沒(méi)有被自引力擠壓成扁球體。相反,它們的外形通常被描述為土豆形。
總的來(lái)說(shuō),我們可以這樣描述地球:它可能不是完美的球體,但至少它面面俱到-扁球體。
參考資料
1.Wikipedia百科全書(shū)
2.天文學(xué)名詞
3. science- NG-MARK MANCINI
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