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        為什么宇宙中的天體基本都是球體?

        2019-11-29 08:23:23趙天超小愛
        奧秘(創(chuàng)新大賽) 2019年6期

        ●趙天 編 ○超小愛 繪

        天地間有很多非常規(guī)則的球形事物,但大都是人造物,比如足球、乒乓球、玻璃珠,而自然形成的規(guī)則球形物則少之又少。但通過與天文相關(guān)的影像資料我們不難發(fā)現(xiàn),宇宙中的星球,似乎都是圓溜溜的球形,這究竟是巧合,還是“神秘力量”的有意為之?

        其實(shí),之所以宇宙中的恒星、行星和衛(wèi)星幾乎大都呈球形,確實(shí)是某種“力量”導(dǎo)致的,而這種力量并不神秘,它便是我們隨處可見的重力!

        由于重力會(huì)試圖把所有物質(zhì)都拉向引力的中心,所以物體質(zhì)量越大,引力場就越強(qiáng),物體中的所有原子都會(huì)向引力中心靠近,除非被外力所阻擋。當(dāng)物體內(nèi)部的所有物質(zhì)都盡可能靠近引力中心,最終導(dǎo)致的結(jié)果就是這個(gè)物體會(huì)成為一個(gè)球形。假設(shè)在一個(gè)不受任何外力干擾的環(huán)境中,放入一滴水,那么最終這滴水將達(dá)到最佳的平衡點(diǎn),變成一個(gè)完美的球形。

        當(dāng)我們在建造一棟高樓的時(shí)候,為了防止它倒塌,需要非常堅(jiān)固的地基來對抗引力作用,否則重量將會(huì)把高樓“拉下來”。假設(shè)一顆行星在誕生之初是一個(gè)立方體,我們可以把立方體的各個(gè)角看作是上萬千米的“高層建筑”,由于沒有任何地基支撐這些“高層建筑”,所以重力將會(huì)把它們拉向行星內(nèi)部的引力中心,最終立方體的行星就變成了球體行星。

        盡管大多數(shù)星星都是圓球,但宇宙中數(shù)量龐大、飛來飛去的小行星、隕石,卻大多并非球形,而是和地球上的大石頭一樣千奇百怪,這是因?yàn)檫@些小型天體體積和質(zhì)量太小,導(dǎo)致它們的引力不夠大,不足以克服其物質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度,所以自然無法形成球體。

        此外,盡管大型天體都能自己把自己盡量變成球形,但由于它們大多數(shù)都沿著軸在自轉(zhuǎn),所以這些天體實(shí)際上也不算最完美的球體??焖僮赞D(zhuǎn)會(huì)使這些天體兩極的位置變平、赤道變寬,所以會(huì)逐漸成為一個(gè)扁球體,比如地球就是這樣。

        木星則更扁,因?yàn)樗鹊厍蜣D(zhuǎn)得還快,自轉(zhuǎn)一圈僅僅需要9.9小時(shí)。

        而太陽由于自轉(zhuǎn)非常慢,所以它幾乎是一個(gè)完美的球體,比地球和木星圓得多!然而有的恒星轉(zhuǎn)得就非常迅速,如蜘蛛星云中的巨大恒星VFTS 102,自轉(zhuǎn)達(dá)到了太陽的100倍,其向心力克服了引力作用,最終成為了一個(gè)非常扁的巨大球體。

        此外,一般而言,球體的勢能最小、最穩(wěn)定,是物體形狀中表面積最小的形狀,不會(huì)因?yàn)閯菽芏w散開去!如果一個(gè)物體不是球體,那其表面隆起的地方,勢能就比較大,極度不穩(wěn)定。假設(shè)宇宙中出現(xiàn)了一個(gè)形狀不規(guī)則的天體,那么在運(yùn)動(dòng)中,其自身各處受到的勢能強(qiáng)度也就不同,隆起的地方就會(huì)脫離,再因?yàn)橐μ畛涞桨继?,慢慢的,這個(gè)星體最終也會(huì)成為近似球體的形狀。

        總而言之,宇宙中,只有球體才符合最小勢能的自然規(guī)律,因?yàn)橹挥羞@樣,它們才能更穩(wěn)定,從而長時(shí)間的在宇宙中存在下去,否則只會(huì)被宇宙淘汰,再加上自身重力作用,這就是為什么宇宙中長期存在的天體,最終都會(huì)把自己變成一個(gè)球的原因!

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