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宇宙为何偏爱圆球形,压扁的星球它不香吗?

宇宙为何偏爱圆球形,压扁的星球它不香吗?

穿越北极,通达世界!

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《步步惊心》八阿哥一直对若兰很好,为什么还是没能挽回若兰?

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在北欧神话中,天空某处有一个扁平的仙境,那里有高大的建筑,通过一座彩虹桥与人类世界相连,居住在那里的都是高大的神,其中就有雷神托尔,那个地方被称为阿斯加德。而在漫威的电影中,雷神托尔的家乡阿斯加德被描述成了一个位于太空的扁平星球。那么,宇宙中有像阿斯加德这样扁平的星球吗?

宇宙偏爱圆球形?

目前,我们所知道的星球大部分都是圆球形,还没发现过像阿斯加德那样的扁平星球。看起来,宇宙似乎偏爱圆球形。

这与引力有关。以恒星为例,科学家认为,恒星形成于旋转的星云。在引力的作用下,星云的引力中心会将物质向中心拉扯并聚集在一起,渐渐“成团”。而在快速旋转的过程中,成团的物质会越聚越拢,由于中心引力对各个方向的作用基本相同,因此成团的物质会慢慢被塑造成稳定的圆球状恒星。行星的形成也大致如此。

宇宙为何偏爱圆球形,压扁的星球它不香吗?

不过,宇宙中也有一些“唱反调”的天体,它们长得奇形怪状,比如像两个融化了的冰淇淋球的MU69小行星(由两块太空岩石组成)、像狗骨头一样的艳后星,还有像鸭子一样的彗星67P等。它们为什么不是圆球形呢?

简单来说,一方面可能是它们的质量太小,引力小,诞生时是什么样它就长什么样了;另外一方面,可能是因为这些小天体形成的时间还不够长,身上的棱角还没有被岁月磨平。

那么,我们似乎可以总结出一个规律:质量大的天体最终会变成圆形,而质量小的天体可能是不规则的形状。然而,浩瀚的宇宙藏着许多秘密,十几年前,天文学家在宇宙中找到了扁的质量较大的星球。

宇宙中的橄榄球

2004年,天文学家在柯伊伯带中发现了一颗“叛逆”的矮行星,它就是妊神星。妊神星的质量大约是地球的1/1400,不过作为一颗矮行星,它的个头并不算小,它是在海王星轨道之外质量排第三的天体,仅次于厄里斯和冥王星,而且妊神星还是一颗拥有两颗卫星、自带光环的矮行星。

妊神星的形状也非常特别。天文学家通过计算,发现妊神星质量够大,足以维持流体静力学平衡。也就是说,这颗天体的质量已经大到自身的重力可以使它维持近似圆球的形状。但是光变曲线计算结果显示,妊神星长轴和短轴之比为3:1。这意味着,它并没“遵守规则”长成圆球状,而是长成了橄榄球的模样。

宇宙为何偏爱圆球形,压扁的星球它不香吗?

天文学家认为,妊神星之所以呈橄榄球状,是因为它的自转速度太快了——自转一周只要大约3.9个小时。这个速度使它成为太阳系中已知自转速度最快的天体,产生的巨大的离心力也硬生生将妊神星“拉”扁了。如果它的转速再快一些的话,它可能就会被扭曲成哑铃状,并一分为二。

不仅有橄榄球状的太阳系矮行星,天文学家还发现了橄榄球状的恒星——波江座α。这颗恒星距离地球139光年,质量是太阳的7倍,亮度是太阳的3000倍,它的自转速度也非常快,约250千米/秒。如此快的速度使它的赤道受到巨大的离心力的影响,赤道直径与极直径之比大约为1.5:1,整个恒星像个椭圆形的橄榄球。

虽然妊神星和波江座α比一般的天体都更扁,但是它们和传说中的阿斯加德比起来还是不够扁,宇宙中还有更扁的天体吗?

最扁的天体能多扁

理论上,比妊神星更扁的星球是可能存在的,不过这些星球要质量足够大或者密度足够大,至少是行星级别的。这是因为天体的质量越大,转速就会越快,比如木星的转速就达到了约43000千米/小时,而火星的转速只有约868千米/小时。足够快的速度可以使它的物质克服重力被抛离星球,从而变扁。而足够大的质量则使它不容易在这个过程中四分五裂。因此一颗天体的质量越大或密度越大,旋转速度越快,它就可能越扁平。

宇宙为何偏爱圆球形,压扁的星球它不香吗?

对于像地球这样的行星,在分崩离析之前,长短轴之比可以达到3:1。如果是一颗完全由铀构成的与地球一样大的行星,那么在崩溃前,可能可以达到5:1。一个天体要像传说中的阿斯加德那么扁平,它的质量肯定比地球大许多,或者它是由非常致密的物质组成的。

不过,即使现实中存在阿斯加德那样的扁平星球,它可能也会很快消失。土星环或许可供我们参考。土星环看起来就像一条围绕着土星的带子,但是它其实是由不连接的几部分组成的,其中包括3个主要环和几个较窄的环。土星环之所以不能成为一个整体,那是因为靠近土星的内环比外环旋转速度更快,速度差使它们不得不分裂开来。而处于不同环区的大量粒子就像在各自轨道上运行的小卫星,不断碰撞,最后被平平地散布在薄薄的“盘”上。这就形成了我们看到的土星环。同样地,一个扁平的星球也要面对靠近中心转速更快,越边缘转速越慢的问题,这就可能导致星球被“甩”碎。

地球扁平会怎么样?

假设地球变成了扁平的星球,并且能够长期保持圆盘状,那么会发生什么呢?虽然我们还不能确定会发生什么,不过科学家们根据现有的知识做了一些总结。

重力是一个重要的问题。重力将地球上的物体向地面拉,将物体紧紧“抓住”,使它们不飘到太空。地球变成扁平后,你在不同的地方,重力的方向可能也有所不同,当你在地球中心时,重力将你向下拉;当你在中心之外的地方时,重力可能从侧面将你向圆盘中心拉。受到重力的影响,在扁平地球上的植物也会很不一样,它们的生长方向可能会与重力的方向相反,这被称为“负向重力性”,因此扁平地球上的森林离地球中心越远树木长得越斜。

扁平地球可能没有磁场。现在的地球深处有一个固体核心,它使地球产生一个磁场。地球的磁场保护着万物免遭太阳带电粒子的伤害。如果地球变得扁平,那么核心可能将不会存在,或者变成液态金属,变成圆盘后地球也不再有两个磁极,这样一来地球磁场将会消失。如果没有了磁场的保护,太阳风将剥去大气层,将海洋蒸发殆尽,使地球变得像火星一样。

除此之外,由于中心的重力更强,因此扁平地球的中心可能是一片汪洋大海,它的深度将超过现在的任何海域。而地球的边缘则可能是数千千米高的高山。

而变扁平之后,地球内部的物质也会被挤压,这个过程中地幔将受到严重挤压,从而导致火山大爆发。不过,大爆发停止之后,火山活动可能会永远停止,这是因为变成圆盘状之后,地球可能不再有板块运动,而板块运动是火山爆发的重要条件。尽管地球上少了一种自然灾害,但是我们将无法再从火山爆发中获得肥沃的土壤和大量的水了。

从圆到扁,地球可能不再旋转,气候和天气也将大变样。首先,全球气温将发生变化:如果地球沿着赤道轴变扁,那么由于太阳无法直射到大陆,因此全球气温将下降,太阳也将永远不会升到地平线之上;如果沿着极轴变扁,那么地球的一面将面向太阳,这一面温度将上升,夜晚将永远不会出现;另一面的情况与之相反。而由于海洋分布在地球的中心,没有自转的影响,地球上可能不会形成飓风和可形成大型降雨的低压系统。其次,地球将不再有季节变化。季节是由于球形地球自转轴与公转轨道面不垂直,各地区接受到的太阳辐射量不同而形成的。没有自转,扁平地球一年中的任何时间阳光射入都不会发生变化,因此季节就不存在了。    

穿越北极,通达世界!

北冰洋海底地形图从北极看世界环亚欧大陆航线(蓝线为传统航线、红线为北极东北航线)北极航道是东北亚经济区连接北美经济区和欧洲经济区的捷径,航程明显缩短(上海到鹿特丹,航程海里比7454:10360,航期天数比35:48),燃油等航运成本明显降低,经济价值突出,按每吨燃油400美元计算,取道北极往返,省下的油费达20万美金;而苏伊士运河的通行费用也高达20万美金,仅此两项即省下40万美金,还不必算上苏伊士运河船船舶积压排队通行的时间成本。  北半球地区地大小冰河期时的冰盖范围示意图  北极地区海洋五 更多

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