為什麼宇宙中所有星球都是圓的,無一例外?
更新于:2025-03-26 09:20:20

宇宙中的所有星球為何都是圓的?這個問題的答案其實很直接:星球本身的定義就是“由大量物質構成的球狀天體”。既然星球的定義包含了“球狀”這一特徵,那麼如果某個天體不是圓的,自然就無法被稱為星球。

當然,這樣的解釋顯得有些過於簡單化,下面我們來深入探討其中的具體原理。

事實上,宇宙中確實存在許多形狀不規則的天體,比如小行星和彗星等。它們的形狀千奇百怪,但有一個共同點——質量相對較小。與之相對,凡是能夠被稱作星球的天體,其品質普遍較大。這種差異的根本原因在於引力的作用。

引力是宇宙四大基本力之一,儘管它是最弱的,但它的作用範圍理論上是無限的。也就是說,儘管距離越遠,引力會逐漸減弱,但永遠不會完全消失。此外,引力只有“吸引”作用,而沒有“排斥”作用,並且可以無限疊加。

所有具有品質的物體都會產生引力,而一個天體的品質越大,其引力也就越強,並且沒有上限。每個天體的引力方向都會指向自身的質心,換句話說,引力一直在試圖將天體內部的所有物質向中心壓縮。

如果一個固態天體的品質較小,那麼其內部物質的結構強度可以支撐自身的引力,使其維持形成時的形態,因此這些天體的形狀往往是不規則的。

然而,物質的結構強度是有限的。當天體的質量超過一定閾值(通常認為是 1021 千克),其自身引力就會強大到足以克服物質的結構強度。此時,即使該天體原本是固態的,在強引力的作用下,它整體上也會呈現出類似流體的特性。最終,在流體靜力平衡的作用下,天體會趨於球形,因為球形是最穩定的形狀。

值得一提的是,星球想要保持穩定,必須要有力量來對抗自身引力的壓縮。對於地球這樣的行星而言,這種力量主要來源於物質之間的電磁力。

而對於像太陽這樣的恆星來說,物質間的電磁力無法抵擋其強大的引力。它們之所以能維持穩定,實際上是依賴於內部持續進行的核聚變反應。核聚變釋放出的能量可以抵消引力的作用,從而維持恆星的結構平衡。

如果一個天體內部沒有核聚變反應,而自身品質又大到足以克服物質之間的電磁力,那麼它將會被自身引力不斷壓縮,變得越來越緻密。在這個過程中,有兩種力量可以對抗引力:電子簡並壓力和中子簡並壓力。前者較弱,如果它足以抵抗引力,該天體會演化為白矮星;如果需要更強的中子簡並壓力來支撐,它則會變成中子星。然而,如果天體的品質極大,以至於連中子簡並壓力都無法抵抗引力,那麼它將被無限壓縮,最終演化成黑洞。

需要補充的一點是,所有已知星球都會自轉,而自轉會帶來離心力,使星球的形狀發生輕微改變。因此,現實中的星球並非絕對標準的球體。例如,地球的赤道因自轉而略微膨脹。在太陽系八大行星中,這種現象在土星上最為明顯。探測數據顯示,土星的赤道半徑約為 60,268 千米,而極半徑僅約 54,364 千米。因此,土星也被稱為“太陽系中最扁的星球”。