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wang.zhou.803 的博客

 
 
 

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为什么宇宙中的行星全部都是球形的?  

2016-09-13 14:44:21|  分类: 科学研究(揭秘、 |  标签: |举报 |字号 订阅

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当天文学家试图想出如何定义一个行星之时,其中所选定的标准之一就是其主体是否为球形,而非不规则。实际上,冥王星在从行星降级之后被归类为“矮行星”的原因之一就是它是球形的——因为其形状意味着它仍然非常像行星,所以除“矮行星”之外就没有更为贴切的叫法了。

为什么宇宙中的行星全部都是球形的? - 月儿弯弯 - wang.zhou.803 的博客 

然而,是什么让行星呈现出球形呢?为什么它们的形状是球形而不是别的呢?土豆与之有何关系呢?

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前两个问题的答案很简单:行星之所以是球形皆由于重力。

太空中的材料在其自身引力的作用下聚集在在一起形成一个更大的结构,当天体的质量达到足够高之时,它的引力变得强大到足以克服材料的结构,然后开始变形(如果行星在其早期经历熔融阶段会起到更大的作用)。岩石(或冰、气体或其他)被拖向天体的重心,随着时间的推移,重力把材料拉成最简单的形状来处于最稳定的状态(达到流体静力学平衡):一个球体(忽略因自转产生的任何奇怪凸起)。

这可能需要一段时间,但如果没有任何其他较大的外力作用,这似乎是不可避免的。重力中心将成为物理中心,而质量足够大的行星将会成为球体。

当然,“足够大”是一个相对的概念。冥王星比地球小得多,但仍然足以形成一个球体。冥王星的最大卫星卡戎、地球的月亮也是呈现球形。即使是位于小行星带的矮行星——谷神星也是足够大到呈现出球形。如果成为球形是定义一颗行星的唯一要求,那我们就必须要把无数的其他天体视为行星了。事实上,地球更适合被视为一种双行星系统(彼此绕着共同质心运动,地月质心位于距地球表面约1650公里的地方),而不是一颗行星与一颗卫星。 

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冥王星和卡戎

提出了“矮行星”的这一名称是另有其因的,它指那些足够大到成为球形但没有对其轨道区域实现“引力支配”的天体(同时不是卫星)。月球是处于地球的束缚之下,卡戎则是处于冥王星的束缚之下,冥王星附近还有其他柯伊伯带天体,而谷神星被小行星所环绕(还未明确)。

但矮行星的这一称呼中还有“行星”的字眼,所以你可能想知道行星和矮行星的分界点。这就是土豆介入的时刻:虽然有各种因素会导致例外(旋转速度和质量是主要的两大因素),但大多数呈现出球形的天体其半径约为200到300公里。这就是所谓的“土豆半径(Potato Radius)”,因为这是当天体从“土豆”形状开始形变为球体的临界点。

最后,关于为什么行星呈现出球形的问题有一个非常基本的回答:根据我们所理解的宇宙物理定律,那是因为它们根本没有其他的选择。

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