为什么天体都是球形的？

2022-06-24

 　　抬头望天我们就可以看到星星，那你们有没有好奇过，为什么天体大多都是球形？

　　电磁力和引力塑造了物体的形状。在宏观尺度中，主要作用力是电磁力。物体受到的重力，则是来自于地球的引力。一般情况下，电磁力要比引力强得多。以一个边长为10厘米的正方体石块（密度取为2.5克/立方厘米，总质量为2.5千克）为例，石块内部的分子通过电磁力形成化学键，从而得以聚集在一起形成固定的形状。同时，石块里的每个分子都会对其他分子产生引力。石头分子聚合产生的引力小于电磁力，所以石块自身的引力是不可能破坏化学键而使它发生明显变形或破裂的。

另外，假设将天体表面的沙石、粉尘等看做可以自由流动的质点，在万有引力的作用下，这些质点会向距离天体质心更近的“低处”流去。久而久之，天体表面的高低起伏变缓，也会逐渐趋向球形。

　　但如果让石块的重量持续增加，让它成为如今的地球。那石块分子间的电磁力不变，而引力随质量增强，战胜化学键电磁力成为主宰，使这块岩石从里到外，在自身引力的作用下发生变形。引力所起的作用和液滴的表面张力有点类似，即使坚硬的岩石在它面前也变得如面团般柔软，根据“最小势能原理”，引力会把它塑造成为引力势能最小的形状——球形。几乎所有的行星、恒星等大型天体都是近球形，这是大型天体自引力较强所致。

也有天文学家提出，如果天体的自转足够快，最终的形状可能并不是椭球，而是一个环，也就是像甜甜圈那样的形状，但这只是理论推测。

虽然地球这样的行星都相当接近球形，但也并不是完美的球。这是因为球体的自转产生的惯性离心力，在赤道附近最大，两极最小(等于零)。导致的结果就是两极要比赤道更平，星体成为一个椭球状，可以想象成用绳子拴住一个盛满水的气球并水平旋转起来，就会发现水气球逐渐变得扁平。旋转速度越快，星形越扁平，这在巨行星木星、土星上表现得相当明显。