周小煩
為什么宇宙中我們能看到的大部分天體,都是球體?這是因為有一雙無形的大手將它們揉捏而成,這雙大手就叫作“萬有引力”。
引力會產生一定的能量,叫作“引力勢能”,形狀為球形時物體的表面勢能最小,系統也最穩定,這就是“最小勢能原理”。要知道,宇宙中的天體都是些懶家伙,能在低能量狀態待著,就絕不愿意在高能量狀態待著。
舉個例子,假設現在有一位個性天體,非得把自己凹成正方體,那么由于它表面各部分物質與中心點的距離不一樣,各個點的引力勢能勢必有較大差異。這時,正方體家伙兒發現,要維持這種不均衡的狀態,比較費勁。于是,它伸個懶腰,把各個頂點附近的物質慢慢往中心捏,就跟我們揉元宵一樣,哪里不圓揉哪里,最后就把自己捏成了一個球體。它發現,還是這樣待著最舒服,消耗的能量最小。
這個道理在液態物質中同樣成立,假設在一個不受任何外力干擾的環境中,放入一個水滴,那么最終這個水滴將達到最佳平衡點,變成一個完美的球形。不知大家有沒有看過“天宮課堂”,那里面飄浮在空中的水滴就是完美球體。
不過,在太陽系,目前發現的實際只有太陽、八大行星、矮行星以及一些行星的衛星等幾十顆天體是球體,而更多的天體——火星和木星軌道之間的小行星帶、柯伊伯帶、奧爾特星云,里面有至少有數億顆小行星、彗星,都不是球體。這是因為它們的體積和質量太小,引力不夠大,不足以克服其物質機械強度,自然無法形成球體。
當然,并不存在完美的球體,因為自轉會使天體兩極的位置變平、赤道變寬,逐漸成為一個扁球體,比如地球。如果轉得更快,天體會變得更扁,木星自轉一圈僅僅需要9.9小時,它就是一個橢圓天體。最夸張的是軒轅十四A,它赤道處的旋轉速度是太陽的152倍,已被甩成極端的扁球體,科學家估計它的旋轉速度再快10%,就會被自己的離心力撕得粉碎。而我們的太陽由于質量非常大,自轉非常慢,所以幾乎是一個完美的球體。
(本刊原創稿)