为什么大的行星看起来是圆的 而小的则是不规则的?跟什么因素有关
简介:当我们向外看太阳系时,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
当我们向外看太阳系时,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主题是大的(或多或少)是圆形的,而小的则是不规则的。但为什么会这样呢?跟什么因素有关?
重力:把大东西变圆的关键… 为什么较大的物体是圆的答案归结为重力的影响。一个物体的引力总是指向它的质心。东西越大,质量越大,引力越大。 对于固体物体,该力与物体本身的强度相反。例如,您由于地球引力而受到的向下力不会将您拉入地球中心。那是因为地面向后推你;它有太多的力量让你沉没。 然而,地球的力量是有限的。想象一座巨大的山峰,例如珠穆朗玛峰,随着地球板块相互推挤而变得越来越大。随着珠穆朗玛峰越来越高,它的重量会增加到开始下沉的程度。额外的重量会将这座山推入地球的地幔,限制了它的高度。 如果地球完全由海洋构成,珠穆朗玛峰就会一直下沉到地球中心(取代它穿过的任何水)。任何水位异常高的区域都会被地球引力拉下沉。水位异常低的区域将被从其他地方置换的水填满,结果这个想象中的海洋地球将变成完美的球形。 但问题是,引力居然弱得惊人。一个物体必须非常大,才能施加足够强大的引力来克服制造它的材料的强度。因此,较小的固体物体(直径为米或千米)的引力太弱而无法将它们拉成球形。 顺便说一下,这就是为什么你不必担心在自己的引力下坍缩成球形——你的身体太强大了,它施加的微小引力无法做到这一点。 达到流体静力平衡 当一个物体足够大以至于重力获胜时——克服了制造物体的材料的强度——它倾向于将物体的所有材料拉成球形。太高的物体部分将被拉下,取代它们下方的材料,这将导致太低的区域无法向外推。 当达到那个球形时,我们说物体处于“流体静力平衡”。但是一个物体必须有多大才能达到流体静力平衡?这取决于它是由什么制成的。一个仅由液态水制成的物体会很容易控制它,因为它基本上没有强度——因为水的分子很容易四处移动。 同时,由纯铁制成的物体需要更大的重力才能克服铁的固有强度。在太阳系中,冰天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材料制成的物体,阈值甚至更大。 土星的卫星土卫一,它看起来像死星,是球形,直径396公里。它是目前我们所知道的可能符合标准的最小物体。 不断运动 但是当您考虑到所有物体都倾向于在空间中旋转或翻滚这一事实时,事情就会变得更加复杂。如果一个物体在旋转,与靠近两极的位置相比,位于其赤道(两极之间的点)的位置有效地感受到略微减弱的引力。 这样做的结果是,您在流体静力平衡中所期望的完美球形变成了我们所说的“扁球体”——物体的赤道比两极更宽。对于我们旋转的地球来说也是如此,它的赤道直径为
12,756 公里,极对极直径为 12,712 公里。 太空中的物体旋转得越快,这种效果就越显着。土星的密度比水小,每十个半小时自转一圈(与地球较慢的 24
小时周期相比)。因此,它的球形程度远低于地球。 土星的赤道直径略高于 120,500 公里,而其极地直径略高于 108,600 公里。相差将近12000公里! 有些明星甚至更极端。在冬季的几个月里,在澳大利亚北部的天空中可以看到明亮的牛郎星,就是这样一种奇怪的东西。它每九个小时左右旋转一次。它的赤道直径比两极之间的距离大
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