行星的形状由什么决定：是引力，还是自转？

2019-09-18 16:41:35
来源：搜狐科技
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这是我们认为理所应该的事，正如玫瑰是红色的，行星自然是球型。事实就是这样的，不是么？毕竟，如果不是球形，我们构建太阳系模型时将面对更多挑战：不能使用小的泡沫球，我们不得不制作一大堆二十面体形状的行星模型。

图解: 在这张由哈勃望远镜拍摄的土星照片中，你能看到一个土星环中间的凸起。

但，你有想过为什么行星是球形的么？为什么它们基本上都是球形，或者说为什么不是圆柱形、方形？

对此，我们应该直言不讳，实事求是。在太阳系中没有一个行星是标准的球体，包括太阳。它们的形状更倾向于描述为“扁球体”。具有这种形状的物体中间微微凸起。借天文学家Phil Plait的比喻：它们看起来就像是被人坐在上面的篮球。

从数据上讲，具有扁球形的行星的极地周长小于赤道周长。地球也是如此，假设你从北极到南极再返回北极，你总共走了24812英里（39931km）。另一方面，一个完整的环赤道游会更长有点。这是因为地球的赤道周长为24900英里（40070km）。即，当你站在赤道海平线上比在任何一个极地海平线离地球中心更远。

在其它一些行星中，它的凸起甚至更加明显，比如木星。地球的赤道只比极地间宽0.3%。但，木星的测量值显示了更大的差异。实际上，天文学家已经发现这个加大号行星的赤道比两极间足足宽了7%。

扁球体的形成主要有两个重要因素：引力和旋转。华盛顿州戈尔登代尔天文台主管Troy Carpenter，就在和我们通过邮件探讨了此事。他解释到，“任何有质量的物体都会受到引力作用，并且引力会在各个方向向内挤压物体”。

那是因为所有物体都受到自身引力，这是一种将原子拉向共同中心的力。随着物体的质量增加，它的自引力也会增加。在它超过一定质量之后，拉力过大导致自身坍塌并变成球形。小物品 - 比如香蕉或扳手 - 可以抵抗这种事件发生，因为它们的自引力较小，允许它们保持非球形。然而，在行星、太阳和其他真正巨大的物体中，引力是如此的强大以至于它们无法避免被扭曲成球状体。

“但引力并不是全部的原因，” Carpenter说道。当引力将行星变成球形时，它们的旋转速度同时试图压扁行星。当行星的旋转速度越快，它的隆起便会越不成比例。“这就是为什么我们的太阳系中没有标准的球体——只有扁球体，” Carpenter告诉我们。 “太阳几乎是一个完美的球体，因为其巨大的引力和25天的相对较慢的旋转速度。宇宙中相当大比例的恒星旋转得更快，因此在赤道处有着更加明显的隆起。

图解：像图中的牵牛星一样，恒星的腹部也会隆起。

牛郎星就是这样一颗恒星。它距离地球只有16.8光年，是夜空中最明亮的天体之一。牵牛星的自转速度非常非常快，每10.4个地球小时就能绕其轴完成一次完整的自转。因此，天文学家估量牵牛星在赤道的宽度至少比两极之间的宽度大14%。转速也解释了木星的膨胀。毕竟，在这个气态巨星上，一天等于轻快的9.9个地球小时。

其它的力也作用于恒星和行星，改变它们的形状。虽然地球是一个扁球体，但它肯定不是一个标准的扁球体。太阳和月球的引力都在一定程度上影响着地球的形状。就此而言，地球自身的板块构造也受此影响。因此，地球各个部分的质量并不是均匀分布的 - 事实上，它是相当粗糙的、有起伏的。