为什么行星的形状都一样?

重力使地球呈圆形。
这是我们家园——地球,宇航员在 20 世纪 70 年代拍摄的。NASA

有时科学家喜欢将地球描述为一颗蓝色弹珠,因为它呈圆形并且拥有大量的水。地球上的海洋非常特别——太阳系中的其他地方没有海洋,或者任何液态水的痕迹都被锁在数英里厚的冰层之下。但我们星球的圆形度是另一回事。从水星到遥远的尼普顿,我们的邻居们都呈巨大的球状。就连太阳系以外的世界也相当圆。

要理解原因,我们必须回到行星的诞生——在地球的情况下大约是 45 亿年前。行星在新生恒星周围的尘埃云中形成。随着尘埃颗粒碰撞,它们会粘在一起,形成越来越大的团块。

随着像地球这样的行星生长,它的引力变得越来越强。正是地球的引力让我们不会飘到太空中;当我们跳到空中时,它会把我们拉回地面。宇宙中的每一个物体——包括你——都因为引力而吸引着其他一切。但只有当一个物体变得非常巨大(例如月球或地球)时,我们才能感受到这种吸引力。

最终,一颗崭新的行星变得足够大,以至于它的引力强大到足以使其表面真正塌陷。行星科学研究所的首席执行官兼所长 Mark Sykes 解释说,这就像你坐在一个纸板箱上,它会塌陷一样。在新生的行星上,这发生在所有方向的同时,所以行星被压成圆形。

太空中许多其他事物也因为它们的引力而呈圆形,比如太阳和我们的月球。一个物体必须相当大——大约 600 英里宽——才会发生这种情况。较小的物体,如小行星和彗星,它们的引力较弱,可能具有非常奇怪的形状。土星的卫星普罗米修斯看起来像个土豆。太阳系中还有一颗形状像橡皮鸭的彗星在漂浮。

但即使是地球也不是一个完美的球体。随着地球的自转,陆地和水会向外伸展,这就像你在旋转木马上要抓得更紧才能保持稳定一样,转得越快就越需要抓得紧。地球的引力足以在自转时将一切固定住,但它在赤道处确实会略微向外凸出。

月球也未能幸免,进一步扭曲了地球的形状。这颗蓝色弹珠上的潮汐是月球引力拉扯我们海洋的结果。但即使是坚实的陆地,在中间也会稍微向外凸起一点。

宇宙中的每个物体都会经历自己独特的推拉作用。加州理工学院喷气推进实验室的行星科学家 Mark Panning 说,火星的自转速度与地球差不多,但引力较小,因此它向外凸出得更多。矮行星阋神星位于海王星之外,它的自转速度非常快,以至于它的形状更像一个橄榄球而不是一个篮球。

但请记住,在巨行星的宏大图景中,这些都只是非常微小的缺陷。如果你从太空目测地球,甚至火星,它们看起来都会相当圆。

 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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