自古以来,“地球是什么形状?”讨论不计其数。中国古书《周韵》记载“天圆如盖,地圆如棋”,这就是“天圆地方圆”的由来。
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古巴比伦人和古印度人认为地球是一座背上有乌龟的山。然而,因为古印度人崇拜大象,他们想象这座山不是由乌龟直接扛着,而是由三只站在大乌龟背上的神圣大象扛着。
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相比之下,古希腊人的观点更接近正确答案(虽然原因也是草率的)。他们认为地球是圆的。他们这样认为,并不是因为他们有任何实质性的证据来证明这一观点,而是因为他们认为球体是几何学中最完美的形状。
直到麦哲伦完成了人类历史上三年来的第一次环球航行,“地球圈理论”的观点才得到真正的证实。
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为什么地球不是立方体或圆锥体,
但是在球体附近?
真的有什么神秘的外星力量吗?
操纵它的形状?
和庞克一起看看吧!
1、不可或缺的电磁力
物理课上大家都学过,天地万物的存在状态大致可以分为三种:固态、液态、气态。由于分子间电磁力的相互作用,固体具有确定的形状。分子之间的距离比固体远得多,分子之间的电磁引力较弱,所以液体没有固定的形状。
克:让我们了解一下“水滴形状”。
液体不是没有固定的形状吗?这是怎么回事?事实上,液体的表面张力是液滴成球的主要因素,其本质是上述分子之间的电磁力。
还记得之前“Day 空教室”里展示的一张图片吗?不受地球引力的影响,让水滴自由下落,表面张力会让水滴呈现出完美的球形。这是因为形状为球形时液滴的表面势能最小,势能最小时体系最稳定,这就是“最小势能原理”。
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2.万有引力无处不在
除了分子间的电磁力,“万有引力”肯定不会缺席。只要有质量,就会有万有引力,所以一个物体中的每个分子都会吸引其他分子。要想破坏物体的完整性,必须克服分子间的万有引力。
除了自身的引力之外,物体的两侧也存在引力关系,与物体的质量成正比,与它们之间的距离成反比。也就是说,物体之间的引力取决于它们的质量和它们之间的距离,与物体的形状无关。
3.电磁力和重力相辅相成。
引力和质量有关,电磁力和质量无关,只和电量有关。对于小尺寸的物体来说,每个分子的自重要比电磁力小得多,所以当电磁力大于重力时,物体可以保持自己的形状。
但是,当一个物体的质量增加到一定程度,超过临界点,引力就会压倒电磁力。根据最小势能原理,物体最终会变成一个球。在这个尺度下,无论物体有多硬,在重力的作用下,都会被“揉捏”成一个引力势能最小的球体。气态行星在引力的前提下会遵循这个原理。
正是因为这两个因素和自转,地球才变成了一个不完美的“球”。尽管地球表面仍有山脉起伏,但这些山脉是由地球板块的运动造成的。与自身直径相比,这些波动可以忽略不计。
4.不是所有的天体都是球体。
不是所有的天体都是球体,小行星、彗星、彗星、彗星等的形状。只有几十公里大小的,就更不一样了。2017年,造访太阳系的《低语》中“Omo Mo”的形状是一个雪茄状的长条。
Omomo运行图片
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除了上面提到的两种力之外,像土星和木星这样的气态巨行星也会受到自转的影响。旋转产生的惯性离心力在赤道附近最大,在两极附近最小,在两极等于零。因此,它们的形状会更接近椭圆体,而且它们自身的旋转周期也更短,所以扁平形状相当明显。
也有人提出,如果天体自转足够快,最终会突破椭球体,变成一个环,因为环的势能会比椭球体更低,更稳定。虽然这个说法目前只是一个理论阶段,但也从侧面证明了天体的多样性和不可预测性。
但有一点是明确的:引力不会允许巨大的不规则天体存在。也就是说,无论是像地球这样的内融天体,还是像月球、水星这样的内固岩天体,只要质量足够大,最终的形状都是球体。现在这些形状各异的天体还处于“驯化”阶段,但最终的“结局”也是显而易见的——它们都将归于球体。
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