可能咱们好多人都好奇过，为何天体许多皆是球形？

这起首要从水滴提起。水滴为何总是球形？这是由于水的外表就像一张紧绷的有弹性的薄膜，假如把一根针轻轻地平放在水面子上，可行发觉尽管它的密度比水大得多，但其实不会沉下来，却是将水面压出一种小凹槽，浮在上面。水外表的这层“薄膜”发生的张力，稳稳地托住了钢针。液体的外表张力，总是让得水滴趋势于使其外表积最小的形态，也便是球形。

球形对应着液滴外表势能最小的状况，而势能最小时，体系最稳固。这被称为“最小势能原理”：对全部一种体系，假如它的势能无达到“最小”，它总要设法浮动到其相对最小的势能位子。

电磁力使固体维持“身材”

那为何像岩石、铁块这样的固体，就算放在失重环境下还不会成为球形呢？这涉及到宏观全球里起最重要的效用的两种力：电磁力和引力。正是他们打造了物体的形状。

在宏观尺度中，最重要的效用力是电磁力。咱们熟知的摩擦力、磁铁吸附铁片的力、桌子支撑书本的力皆是电磁力。和液体比较，固体里分子的间距很小，分子间的电磁力相当大(且引力与斥力平衡)，是以固体能维持必定的形状和必定的空间，不易形状改变。

而物体遭到的重力，则是来源于地球的引力。在宏观和微观层次，电磁力要比引力强得多，咱们以一种边长为10cm的正方体石块(密度取为2.5克/立方cm，总品质为2.5kg)为例，来对电磁力和引力做个相比。

石块里面的分子经过电磁力造成化学键，从而可以集中在一同造成固定的形状。同一时间，石块里的每个分子都会对其它分子发生引力。但这颗石头分子聚合发生的引力要小于电磁力，是以石块本身的引力是不可能破坏化学键而使它产生显著形状改变或破裂的，此时电磁力对石块的形状起了打算性效用。

假如把石块的尺寸增添到边长为10公里，它的总品质将达到1015kg的量级。这时，随着石头品质的增添，它的每个分子的平均自引力势能也将增添，源于分子之中的电磁力依然维持不变，是以此刻石块的自引力势能与化学键联合能之中的差别就大为缩短了，但还差7个数量级，形状依旧是个立方块，不会遭到全部作用。但此时的石头曾经达到了岩石的抗张极限，大概会被地球引力撕裂，散成碎块，这也是为何地球上的山峰高度全没有超越10公里的原因。

引力让大品质天体成为球形

假如接着增添石块的品质，让它成为现在的地球，将来会产生甚么概况？

这时引力与化学键电磁力角力的结果将来会反转。引力将战胜化学键电磁力成为主宰，这块岩石从里到外，会在本身引力的效用下被压碎，不可幸免地会产生形状改变。那末它会变成甚么形状呢？

依据“最小势能原理”，它会变成一种球。这时它的焦点可能会由于高温高压而电离、熔融(地球就有个固态内核和液态外核)，发生更强盛的能与引力相抗衡的电磁力，但没再是之前的化学键电磁力。在这种尺度，引力所起的效用和液滴的外表张力有点相似，刚硬的岩石在它眼前也变得如面团般柔软，引力会把它打造成为引力势能最小的形状——球形。

尽管地球这样的行星都差不多挨近球形，但也其实不是完美的球。这是由于球体的自转发生的惯性离心力，在赤道周边第一大，两极最小(等于零)。导致的结果便是两极要比赤道更平，星体成为一种椭球状。这在自转较快的气态巨行星木星、土星上体现得差不多显著。

也有天文学家提议，假如天体的自转充足快，终归的形状可能其实不是椭球，却是一种环，也便是像甜甜圈那样的形状。由于自转很快时，环形的能量可能要比椭球更低，因而也更稳固。只是，日前还无真的观测到这样的天体，这依然不过理论推测。

来自：科技日报

作者：李鉴

编辑：陈晨