你有沒有想過宇宙中的天體基本都是球形的!像質量巨大的黑洞,詭異的中子星,常見的恆星,及普遍的行星及其衛星都是球形的?難道只是為了自傳和公轉起來方便利索嗎?一起進入今天的話題,天體為什麼都是球形的!
可以說宇宙中99%的天體都是球狀,只有一些彗星,少數小行星不是是橢球體,及不規則形狀之外!一般來講天體質量超過1X1021KG以上的天體都是球體,原因是其自身的引力能夠克服構成自身物質的強度其流體靜力平衡狀態下的形狀接近球狀,地球、月球、火星、太陽等天體的質量遠遠超過這個值。
自轉速度也不太快,天體之間直接的引力干擾較少,因此形狀接近球狀,球狀和原型是不一樣的概念。流體靜力平衡狀態是流體處於相對靜止或勻速運動時的平衡狀態,自轉角速度較快的天,體會趨於橢球狀。例如織女星就是一個扁球形的恆星,它的自轉週期約12.5小時,赤道直徑比兩極直徑大約1/5。
太陽系裡目前只有太陽一顆恆星,當恆星附近有大質量伴星的時候,潮汐力可以將恆星扭曲成扁球體。質量小於一乘十的21次方千克的天體,可以呈現明顯不規則的形態,對於宇宙中的星球來說,他們都受到引力的作用,無論是恆星、行星、衛星還是其他星球,都是宇宙中的星際塵埃,在引力的作用下匯聚形成的星球。
之所以大部分都是球狀,是因為重力場的作用力源自星球中心,這個重力場會將所有的物質都往內拉。餌星球的巨大本體,加上內部放射性元素所產生的熱量,其物質形態表現就像液體一樣向長期來自重力中心的萬有引力作用屈服。想要使所有的物質都儘量靠近星球重力中心,唯一的辦法就是形成球狀,這個過程我們可以稱為均衡調節。
拿我們地球來說,它在宇宙中的移動始終會受到各種引力的影響,他既公轉又自轉而自轉的離心力將他們塑造成球形。地球是很早以前在太陽系中的岩石相互碰撞,形成各個行星時誕生的,隨著襲擊、碰撞、匯聚,它的質量將越來越大,這也就意味著它本身的引力也會越來越大,當引力大到一定程度時強烈的擠壓。
會導致其內部熔化,成為流體,此時這顆天體的形狀將會有引力和分子間的斥力共同決定。當天體成為球形時,分子間的引力和斥力才能相互平衡,這個天體才會是最穩定的狀態。反過來說,如果其表面不是球面,各點不是處於同一個等勢面的話,會造成勢能不均等,而是能和引力不均等的結果,就會讓這個天體不穩定。
為什麼宇宙中的星系都是盤狀?即使某些星系現在不是盤狀彈,而是盤狀,是所有星系都會最終演化成的形狀。每一個星系中心都有一個超大質量黑洞,星系中的所有物質最終都繞黑洞公轉。如果在一個橢圓星系中,這些恆星的公轉軌道平面肯定相互交錯,在他們公轉的過程中,如果有一顆鄰近的恆星經過它們的軌道,肯定就會受到附近引力的干擾,引力趨向於將這兩顆恆星吸引到更近的距離。
在數十億年的時間裡,這兩顆恆星就會在引力的作用下,公轉軌道被吸引至重疊,這時,這兩顆恆星的軌道就會處於一個平面之內,無數的恆星在引力的作用下,大量雜亂無序的軌道。客戶被調整整合至相近的平面中,最後雜亂無序的星系就演變成了一個盤狀星系。
盤狀星系是所有星系的最終演變狀態,但為什麼星球的穩定狀態是球形的,而星系的穩定狀態卻又是盤狀的?因為星球的原子之間被引力吸引得過於接近,電子之間就會產生排斥力,將物質向外推開,沒有物質的區域就會被填滿,穩定之後就會形成球形兒。星系之間的恆星間隔遙遠,沒有勢力存在,只有引力,所以星系無法形成球形,只有盤狀。