为什么宇宙中行星几乎都是球形的

　　这些已经是我们习以为常的事情了：玫瑰是红色的，行星是球形的。而且事实也确实如此，不是吗?毕竟，如果行星不是球形而是复杂的二十面体，那建造太阳系模型这件事将更具挑战性。但是你有没有想过为什么行星会这样?

　　为什么它们几乎都是球形，而不是圆柱形或者立方体?

　　我们应该直言不讳地讨论这个问题。我们太阳系中的所有行星都不是完美的球体，甚至太阳也不是。

　　所有这些天体都应该被更准确地描述为"椭圆球形"，借用天文学家菲尔·普莱特的一个类比，它们看起来就像一个被压得有点扁的篮球。

　　在一个椭圆形的天体中，极圆周将比赤道周长小。所以在地球上，如果你从北极到南极再回到南极，你的总路程为39,931公里;而绕赤道一圈的总路程为40070公里。

　　因此，当你站在赤道上时，你离地球中心的距离是最远的。在其它行星上，这个凸起更加明显。地球的赤道只比两极圆周长0.3%，但木星的这一数据为7%。

　　椭圆球形主要是由两个因素导致的：引力和旋转。华盛顿州戈登代尔天文台主任特洛伊·卡彭特在电子邮件中解释了这个问题：“任何具有质量的物体都会受到自身引力的影响，自引力试图从各个方向将物体向内挤压”。

　　我们知道，任何物体都会受到自引力，一种将原子拉向一个共同中心的力。随着物体质量的增加，它的自引力也随之增加。当物体超过一定质量时，引力就会变得过于强大，以至于物体会自身塌缩成球形。

　　像香蕉或者扳手这样的小东西不会经历这一过程，因为它们的自引力相对较弱，使它们能够保留非球形的形状。然而，在行星、恒星等天体中，自引力如此强大，以至于这些天体只能塌缩成球形。

　　但重力并不是唯一起作用的，当引力使行星呈球形时，它们自身的旋转也在试图使它们变平。

　　天体旋转得越快，其赤道就隆起得越高。卡彭特说道：“这就是为什么太阳系中没有完美的球体，只有椭圆球。

　　太阳可以算是一个完美球体，因为它不仅有着巨大的自引力，自身旋转速度也相对缓慢(太阳的自转周期大约为25天)。而大部分恒星的自转速度都很快，这也使其膨胀得很明显”。

　　阿尔泰尔就是这样一颗恒星，它距离地球只有16.8光年，是夜空中最亮的星星之一。阿尔泰尔旋转得非常快，每10.4个小时就完成了一次自转。因此，天文学家估计，它的赤道要比两极圆周长14%。

　　还有一些其它的力量也对天体有所作用，改变着它们的形状。虽然地球是一个椭圆形的球体，但它肯定不是一个完美的球体。

　　太阳和月球的引力对地球形状也有一定程度的影响，因此，地球的质量并不是均匀分布的。但我们还是想为地球母亲说一句：虽然她不是完美无缺的，但她至少还是相当圆润的。

　　什么叫行星?

　　行星，简单直白点说，就是会行会走的星星。当然这是古人观天的思维。对古希腊和其他文明来说，行星就是宇宙的漂泊者，所以行星的英文planet，就源自希腊语的【漂泊者】。

　　所有行星的共同点就是，围绕着位置固定的天体运行，有时会消失不见，一段时间之后又重新出现在天空中。

　　21世纪初，人类在遥远的柯伊伯带中发现了很多类行星的天体，于是，国际天文学联合会怕混淆概念，误导群众，为此正式定义什么叫【行星】，必须满足三个条件才算是行星(严格来说是太阳系的大行星概念)——

　　①行星必须是绕着太阳运行的天体;

　　②行星引力能够使得自己的体型变成球体;

　　③行星体积足够大，大到能够清理门户，清除自身轨道中的各种残骸。

　　正是因为出台了新规，深受爱戴的冥王星不符合第三条，所以在2006年被踢出「九大行星」，降级为矮行星，就是比小行星大一些的天体。

　　重点是第二个条件，所有行星通过自身引力，能够让自己体型变成球体——这就是行星几乎都是球形的标准答案。

　　根据行星天文学家计算，通常一个直径在1000公里以上的岩质固态天体，就会变成球形行星。(所谓岩质固态天体，就像我们地球这样。)

　　其实，所有物体都有自身引力，向中心方向拉扯的引力。

　　不管是你的身体，桌上的香蕉，还是我们的地球、月球，只不过前两者自身引力太小太小，我们根本觉察不到，但后两者正是决定自身体型的根本原因。

　　多说一句：为什么?这是因为质量越大的物体，产生的引力就越大，不管是自身引力还是物体间的引力。因为引力大小，其实是时空弯曲程度。

　　行星的自身引力，就像车轮子一样，压力都指向中心。学霸的说法叫引力势能不断给行星塑形，最终塑造成势能均等的球体最稳定。所以呢，从小就很酷的我们，胡思乱想：那些立方体、金字塔、甜甜圈模样的星星，是根本不可能存在的。问题来了，所有行星都拥有魔鬼身材，完美的球体吗?

　　当然不是啦。严格来说，所有行星都是扁球体，并不是标准球体。

　　拿我们地球为例，你绕赤道走一圈，是40070公里。你穿过南北极点走一圈，却是39931公里。两者相差0.3%。

　　这就是说，地球是个赤道隆起、两极稍扁的扁球体。

　　再来看看更明显的例子，太阳系最大行星木星，赤道腰围要比两极子午线一圈多出7%。第二大行星土星更明显，多出10.7%。

　　这又是什么原因造成的呢?

　　主要是因为天体旋转造成的。这里说的旋转主要是指自转速度。

　　简单来说，背后规律是：行星自转速度越快，扁球体型就越明显。

　　原理很简单：引力让行星变成球体，离心力让球体变成扁球体。

　　所有旋转的物体，绕圈最大的部分必须转得最快，赤道部分必须转得最快。学霸的说法叫角速度最快，这里的离心力也就最大。

　　在行星表面引力相同的情况下，离心力最大的赤道地带，时间一长，就会造成隆起膨胀的现象。再来看看各个行星数据，更加一目了然：地球自转周期就是一天(一个地球日)，赤道隆起的膨胀率是0.3%;

　　木星自转周期是0.41天，赤道膨胀率是7%;

　　土星自转周期是0.44天，赤道膨胀率是10.7%。

　　等等，土星自转周期比木星还要多一点，也就是说，自转速度要比木星慢一点，为什么赤道膨胀率却多出3.7%?

　　刚才你不是说：天体自转速度越快，扁球体型越明显吗?这不是自相矛盾吗?

　　所谓「行星自转速度越快，扁球体型就越明显」，当然是有前提条件的，这就是在各行星表面引力差不多的情况下。

　　但作为太阳系两大气态巨行星，木星和土星表面引力差异却非常大，两者相差1.5倍!

　　木星是土星表面引力的1.5倍，它俩在自转速度差不多的情况下，对于气态行星来说，表面引力比离心力更能决定行星体型，塑形功力更强!

　　刚才说了：引力让行星变成球体，离心力让球体变成扁球体。

　　谁更强，谁说了算。

　　引力更强的木星，让它变得更球体些;

　　离心力更强的土星，让它变得更扁球体些。

　　当然，这两位气态巨行星跟我们地球比体型，那是差远了，毕竟地球属于固态岩质行星，离心力想把它搞得扁球丑态些，并不容易下手。其实，衡量一颗行星体型是否标准，有一个专有名词叫做【扁率】决定它的是三个因素：引力、自转周期、密度。太阳系所有行星类天体中，体型最完美的，其实是水星、金星。这并不难理解，它俩自转周期都很长，本身密度也很大，当然体型超好啦。至于说小行星带、柯伊伯带里，那些长得跟地瓜、土豆似的小行星小天体们，之所以能长成那样，最主要原因是天生的——自身引力太小了，无法变得更球些。

　　看来，不仅打铁还需自身硬，美体也需自身强。