這些已經(jīng)是我們習(xí)以為常的事情了：玫瑰是紅色的，行星是球形的。而且事實(shí)也確實(shí)如此，不是嗎?畢竟，如果行星不是球形而是復(fù)雜的二十面體，那建造太陽系模型這件事將更具挑戰(zhàn)性。但是你有沒有想過為什么行星會(huì)這樣?

 

　　為什么它們幾乎都是球形，而不是圓柱形或者立方體?

　　我們應(yīng)該直言不諱地討論這個(gè)問題。我們太陽系中的所有行星都不是完美的球體，甚至太陽也不是。

　　所有這些天體都應(yīng)該被更準(zhǔn)確地描述為"橢圓球形"，借用天文學(xué)家菲爾·普萊特的一個(gè)類比，它們看起來就像一個(gè)被壓得有點(diǎn)扁的籃球。

　　在一個(gè)橢圓形的天體中，極圓周將比赤道周長小。所以在地球上，如果你從北極到南極再回到南極，你的總路程為39,931公里;而繞赤道一圈的總路程為40070公里。

　　因此，當(dāng)你站在赤道上時(shí)，你離地球中心的距離是最遠(yuǎn)的。在其它行星上，這個(gè)凸起更加明顯。地球的赤道只比兩極圓周長0.3%，但木星的這一數(shù)據(jù)為7%。

　　橢圓球形主要是由兩個(gè)因素導(dǎo)致的：引力和旋轉(zhuǎn)。華盛頓州戈登代爾天文臺(tái)主任特洛伊·卡彭特在電子郵件中解釋了這個(gè)問題：“任何具有質(zhì)量的物體都會(huì)受到自身引力的影響，自引力試圖從各個(gè)方向?qū)⑽矬w向內(nèi)擠壓”。

　　我們知道，任何物體都會(huì)受到自引力，一種將原子拉向一個(gè)共同中心的力。隨著物體質(zhì)量的增加，它的自引力也隨之增加。當(dāng)物體超過一定質(zhì)量時(shí)，引力就會(huì)變得過于強(qiáng)大，以至于物體會(huì)自身塌縮成球形。

　　像香蕉或者扳手這樣的小東西不會(huì)經(jīng)歷這一過程，因?yàn)樗鼈兊淖砸ο鄬?duì)較弱，使它們能夠保留非球形的形狀。然而，在行星、恒星等天體中，自引力如此強(qiáng)大，以至于這些天體只能塌縮成球形。

　　但重力并不是唯一起作用的，當(dāng)引力使行星呈球形時(shí)，它們自身的旋轉(zhuǎn)也在試圖使它們變平。

　　天體旋轉(zhuǎn)得越快，其赤道就隆起得越高?？ㄅ硖卣f道：“這就是為什么太陽系中沒有完美的球體，只有橢圓球。

　　太陽可以算是一個(gè)完美球體，因?yàn)樗粌H有著巨大的自引力，自身旋轉(zhuǎn)速度也相對(duì)緩慢(太陽的自轉(zhuǎn)周期大約為25天)。而大部分恒星的自轉(zhuǎn)速度都很快，這也使其膨脹得很明顯”。

　　阿爾泰爾就是這樣一顆恒星，它距離地球只有16.8光年，是夜空中最亮的星星之一。阿爾泰爾旋轉(zhuǎn)得非?？?，每10.4個(gè)小時(shí)就完成了一次自轉(zhuǎn)。因此，天文學(xué)家估計(jì)，它的赤道要比兩極圓周長14%。

　　還有一些其它的力量也對(duì)天體有所作用，改變著它們的形狀。雖然地球是一個(gè)橢圓形的球體，但它肯定不是一個(gè)完美的球體。

　　太陽和月球的引力對(duì)地球形狀也有一定程度的影響，因此，地球的質(zhì)量并不是均勻分布的。但我們還是想為地球母親說一句：雖然她不是完美無缺的，但她至少還是相當(dāng)圓潤的。

　　什么叫行星?

　　行星，簡單直白點(diǎn)說，就是會(huì)行會(huì)走的星星。當(dāng)然這是古人觀天的思維。對(duì)古希臘和其他文明來說，行星就是宇宙的漂泊者，所以行星的英文planet，就源自希臘語的【漂泊者】。

　　所有行星的共同點(diǎn)就是，圍繞著位置固定的天體運(yùn)行，有時(shí)會(huì)消失不見，一段時(shí)間之后又重新出現(xiàn)在天空中。

　　21世紀(jì)初，人類在遙遠(yuǎn)的柯伊伯帶中發(fā)現(xiàn)了很多類行星的天體，于是，國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)怕混淆概念，誤導(dǎo)群眾，為此正式定義什么叫【行星】，必須滿足三個(gè)條件才算是行星(嚴(yán)格來說是太陽系的大行星概念)——

　?、傩行潜仨毷抢@著太陽運(yùn)行的天體;

　　②行星引力能夠使得自己的體型變成球體;

　?、坌行求w積足夠大，大到能夠清理門戶，清除自身軌道中的各種殘骸。

　　正是因?yàn)槌雠_(tái)了新規(guī)，深受愛戴的冥王星不符合第三條，所以在2006年被踢出「九大行星」，降級(jí)為矮行星，就是比小行星大一些的天體。

　　重點(diǎn)是第二個(gè)條件，所有行星通過自身引力，能夠讓自己體型變成球體——這就是行星幾乎都是球形的標(biāo)準(zhǔn)答案。

　　根據(jù)行星天文學(xué)家計(jì)算，通常一個(gè)直徑在1000公里以上的巖質(zhì)固態(tài)天體，就會(huì)變成球形行星。(所謂巖質(zhì)固態(tài)天體，就像我們地球這樣。)

　　其實(shí)，所有物體都有自身引力，向中心方向拉扯的引力。

　　不管是你的身體，桌上的香蕉，還是我們的地球、月球，只不過前兩者自身引力太小太小，我們根本覺察不到，但后兩者正是決定自身體型的根本原因。

　　多說一句：為什么?這是因?yàn)橘|(zhì)量越大的物體，產(chǎn)生的引力就越大，不管是自身引力還是物體間的引力。因?yàn)橐Υ笮。鋵?shí)是時(shí)空彎曲程度。

　　行星的自身引力，就像車輪子一樣，壓力都指向中心。學(xué)霸的說法叫引力勢能不斷給行星塑形，最終塑造成勢能均等的球體最穩(wěn)定。所以呢，從小就很酷的我們，胡思亂想：那些立方體、金字塔、甜甜圈模樣的星星，是根本不可能存在的。問題來了，所有行星都擁有魔鬼身材，完美的球體嗎?

　　當(dāng)然不是啦。嚴(yán)格來說，所有行星都是扁球體，并不是標(biāo)準(zhǔn)球體。

　　拿我們地球?yàn)槔?，你繞赤道走一圈，是40070公里。你穿過南北極點(diǎn)走一圈，卻是39931公里。兩者相差0.3%。

　　這就是說，地球是個(gè)赤道隆起、兩極稍扁的扁球體。

　　再來看看更明顯的例子，太陽系最大行星木星，赤道腰圍要比兩極子午線一圈多出7%。第二大行星土星更明顯，多出10.7%。

　　這又是什么原因造成的呢?

　　主要是因?yàn)樘祗w旋轉(zhuǎn)造成的。這里說的旋轉(zhuǎn)主要是指自轉(zhuǎn)速度。

　　簡單來說，背后規(guī)律是：行星自轉(zhuǎn)速度越快，扁球體型就越明顯。

　　原理很簡單：引力讓行星變成球體，離心力讓球體變成扁球體。

　　所有旋轉(zhuǎn)的物體，繞圈最大的部分必須轉(zhuǎn)得最快，赤道部分必須轉(zhuǎn)得最快。學(xué)霸的說法叫角速度最快，這里的離心力也就最大。

　　在行星表面引力相同的情況下，離心力最大的赤道地帶，時(shí)間一長，就會(huì)造成隆起膨脹的現(xiàn)象。再來看看各個(gè)行星數(shù)據(jù)，更加一目了然：地球自轉(zhuǎn)周期就是一天(一個(gè)地球日)，赤道隆起的膨脹率是0.3%;

　　木星自轉(zhuǎn)周期是0.41天，赤道膨脹率是7%;

　　土星自轉(zhuǎn)周期是0.44天，赤道膨脹率是10.7%。

　　等等，土星自轉(zhuǎn)周期比木星還要多一點(diǎn)，也就是說，自轉(zhuǎn)速度要比木星慢一點(diǎn)，為什么赤道膨脹率卻多出3.7%?

　　剛才你不是說：天體自轉(zhuǎn)速度越快，扁球體型越明顯嗎?這不是自相矛盾嗎?

　　所謂「行星自轉(zhuǎn)速度越快，扁球體型就越明顯」，當(dāng)然是有前提條件的，這就是在各行星表面引力差不多的情況下。

　　但作為太陽系兩大氣態(tài)巨行星，木星和土星表面引力差異卻非常大，兩者相差1.5倍!

　　木星是土星表面引力的1.5倍，它倆在自轉(zhuǎn)速度差不多的情況下，對(duì)于氣態(tài)行星來說，表面引力比離心力更能決定行星體型，塑形功力更強(qiáng)!

　　剛才說了：引力讓行星變成球體，離心力讓球體變成扁球體。

　　誰更強(qiáng)，誰說了算。

　　引力更強(qiáng)的木星，讓它變得更球體些;

　　離心力更強(qiáng)的土星，讓它變得更扁球體些。

　　當(dāng)然，這兩位氣態(tài)巨行星跟我們地球比體型，那是差遠(yuǎn)了，畢竟地球?qū)儆诠虘B(tài)巖質(zhì)行星，離心力想把它搞得扁球丑態(tài)些，并不容易下手。其實(shí)，衡量一顆行星體型是否標(biāo)準(zhǔn)，有一個(gè)專有名詞叫做【扁率】決定它的是三個(gè)因素：引力、自轉(zhuǎn)周期、密度。太陽系所有行星類天體中，體型最完美的，其實(shí)是水星、金星。這并不難理解，它倆自轉(zhuǎn)周期都很長，本身密度也很大，當(dāng)然體型超好啦。至于說小行星帶、柯伊伯帶里，那些長得跟地瓜、土豆似的小行星小天體們，之所以能長成那樣，最主要原因是天生的——自身引力太小了，無法變得更球些。

　　看來，不僅打鐵還需自身硬，美體也需自身強(qiáng)。