行星就是围绕着恒星转的天体,我们的太阳就是一颗年轻的恒星,地球、火球等就是行星,那么大家都知道,现在的太阳系八大行星全部都是圆的球形,那么这个为什么呢?是什么原理导致行星都是球体。
尽管我们都没去过其他星球,但从小就被告知:所有行星都是球球,就跟地球一样。
立方体的地球或者其他行星,只好存在自己的胡思乱想中。
尽管怀疑精神就是科学精神的一部分,但都被填鸭式的教育给扼杀了。
觉醒,啥时都不算晚。问出好问题,就是觉醒的开始。
好问题终于来了,为什么行星都是球体的?本期我们就来搞清楚——这个看似简单的问题。
先来看我们太阳系的八大行星,清一色都是球体。
再来说说什么叫行星?行星,简单直白点说,就是会行会走的星星。当然这是古人观天的思维。
对古希腊和其他文明来说,行星就是宇宙的漂泊者,所以行星的英文planet,就源自希腊语的【漂泊者】。
所有行星的共同点就是,围绕着位置固定的天体运行,有时会消失不见,一段时间之后又重新出现在天空中。
21世纪初,人类在遥远的柯伊伯带中发现了很多类行星的天体,于是,国际天文学联合会怕混淆概念,误导群众,为此正式定义什么叫【行星】,必须满足三个条件才算是行星(严格来说是太阳系的大行星概念)——
①行星必须是绕着太阳运行的天体;
②行星引力能够使得自己的体型变成球体;
③行星体积足够大,大到能够清理门户,清除自身轨道中的各种残骸。
正是因为出台了新规,深受爱戴的冥王星不符合第三条,所以在2006年被踢出「九大行星」,降级为矮行星,就是比小行星大一些的天体。
重点是第二个条件,所有行星通过自身引力,能够让自己体型变成球体——
这就是行星几乎都是球形的标准答案。
其实,所有物体都有自身引力,向中心方向拉扯的引力。
不管是你的身体,桌上的香蕉,还是我们的地球、月球,只不过前两者自身引力太小太小,我们根本觉察不到,但后两者正是决定自身体型的根本原因。
多说一句:为什么?这是因为质量越大的物体,产生的引力就越大,不管是自身引力还是物体间的引力。因为引力大小,其实是时空弯曲程度。
行星的自身引力,就像车轮子一样,压力都指向中心。
学霸的说法叫引力势能不断给行星塑形,最终塑造成势能均等的球体最稳定。
所以呢,从小就很酷的我们,胡思乱想:那些立方体、金字塔、甜甜圈模样的星星,是根本不可能存在的。
问题来了,所有行星都拥有魔鬼身材,完美的球体吗?当然不是啦。严格来说,所有行星都是扁球体,并不是标准球体。
拿我们地球为例,你绕赤道走一圈,是40070公里。你穿过南北极点走一圈,却是39931公里。两者相差0.3%。
这就是说,地球是个赤道隆起、两极稍扁的扁球体。
再来看看更明显的例子,太阳系最大行星木星,赤道腰围要比两极子午线一圈多出7%。第二大行星土星更明显,多出10.7%。
这又是什么原因造成的呢?主要是因为天体旋转造成的。这里说的旋转主要是指自转速度。
简单来说,背后规律是:行星自转速度越快,扁球体型就越明显。
原理很简单:引力让行星变成球体,离心力让球体变成扁球体。
所有旋转的物体,绕圈最大的部分必须转得最快,赤道部分必须转得最快。
学霸的说法叫角速度最快,这里的离心力也就最大。
在行星表面引力相同的情况下,离心力最大的赤道地带,时间一长,就会造成隆起膨胀的现象。
再来看看各个行星数据,更加一目了然:
地球自转周期就是一天(一个地球日),赤道隆起的膨胀率是0.3%;
木星自转周期是0.41天,赤道膨胀率是7%;
土星自转周期是0.44天,赤道膨胀率是10.7%。
等等,土星自转周期比木星还要多一点,也就是说,自转速度要比木星慢一点,为什么赤道膨胀率却多出3.7%?
刚才你不是说:天体自转速度越快,扁球体型越明显吗?这不是自相矛盾吗?所谓「行星自转速度越快,扁球体型就越明显」,当然是有前提条件的,这就是在各行星表面引力差不多的情况下。
但作为太阳系两大气态巨行星,木星和土星表面引力差异却非常大,两者相差1.5倍!
木星是土星表面引力的1.5倍,它俩在自转速度差不多的情况下,对于气态行星来说,表面引力比离心力更能决定行星体型,塑形功力更强!
刚才说了:引力让行星变成球体,离心力让球体变成扁球体。
谁更强,谁说了算。
引力更强的木星,让它变得更球体些;
离心力更强的土星,让它变得更扁球体些。
当然,这两位气态巨行星跟我们地球比体型,那是差远了,毕竟地球属于固态岩质行星,离心力想把它搞得扁球丑态些,并不容易下手。
其实,衡量一颗行星体型是否标准,有一个专有名词叫做【扁率】决定它的是三个因素:引力、自转周期、密度。
太阳系所有行星类天体中,体型最完美的,其实是水星、金星。
这并不难理解,它俩自转周期都很长,本身密度也很大,当然体型超好啦。
至于说小行星带、柯伊伯带里,那些长得跟地瓜、土豆似的小行星小天体们,之所以能长成那样,最主要原因是天生的——自身引力太小了,无法变得更球些。
根据行星天文学家计算,通常一个直径在1000公里以上的岩质固态天体,才会变成球形行星。(所谓岩质固态天体,就像我们地球这样。)
看来,不仅打铁还需自身硬,美体也需自身强。