星空万象

自古以来，针对“地球是什么形状？”的讨论数不胜数。我国古书《周髀》中记载“天圆如张盖，地方如棋局”，这也正是“天圆地方”的由来。

而古巴比伦人和古印度人则认为地球是座海龟驮在背上的山，只不过，因为古印度人崇拜大象的缘故，他们想象中的这座山不是由海龟直接驮着，而是由屹立在大海龟背上的三只神圣的大象驮着。

相比之下，古希腊人的观点更接近正确答案一些（虽然理由也很草率）。他们认为大地是圆的，之所以这样认为，并不是因为他们有什么实质性的证据证明了这一观点，而是因为他们认为球体是几何图形中最完美的形状。

直到麦哲伦历时三年完成了人类历史上的第一次环球航行，才真正证实了“地圆论”这一观点。

为什么地球不是正方体、圆锥体，而是近球体呢？难道真是有什么神秘的天外力量在操纵它的形状？跟着胖科一起来看看吧！

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体可以分为三种：固态、液态和气态。由于分子间电磁力的相互作用关系，固态有明确的形状。液态分子之间的距离比固体远得多，分子间的电磁吸引力也就较弱，所以液体没有固定的形状。

胖科：“水滴状”了解一下。

液体不是没有固定的形状吗？那这是怎么回事儿呢？其实，液滴成球的主要因素是液体的表面张力，其本质还是回到了上文提到过的分子之间的电磁力上。

还记得“天空课堂”上展示过的一个画面吗？在没有地球引力的影响下，让滴液自由下落，表面张力会使滴液呈现完美的球形。这是因为形状为球形时液滴的表面势能最小，而势能最小时，系统最稳定，这就是“最小势能原理“。

无处不在的万有引力

除了分子之间的电磁力之外，“万有引力”肯定不会缺席。只要有质量存在，就会有万有引力，因此物体中每个分子都会对其他分子产生吸引力，如果想要破坏物体的完整性，也就是说必须要克服分子之间的万有引力。

除了自身的引力之外，物体双方之间也具有引力关系，且与物体的质量成正比，与两者之间的距离成反比。也就是说，物体之间的引力大小取决于它们的质量大小和两者之间的距离远近，和物体的形状是没有关系的。

电磁力与万有引力相辅相成

引力与质量相关，电磁力与质量无关，只和电量有关。对于小体积的物体来说，每个分子自引力的作用要比电磁力小得多，所以当电磁力＞引力，物体就能够保持自身的形状。

但是当物体的质量增大到某一程度时，超过了临界点，引力就会战胜电磁力成为主宰，根据“最小势能原理”，物体最终就会变成一个球。在这种尺度之下，再坚硬的物体在引力的作用下，也会被“揉捏”成引力势能最小的形状——球体。而气态行星在引力主导的前提下，也会遵循这一原理。

地球正是在这两种因素以及自转的作用下，成为了一个不是非常完美的“球”。虽然在地球表面，还是有山峦起伏等，但是这些山峦是地球板块运动造出来的，山的起伏和它本身的直径相比，这些可都可以忽略不计了。

并不是所有的天体都是球体

并不是所有的天体都是球体，那些尺度只有几十千米的小行星或彗星、慧核等形状更是千差万别，2017年造访太阳系的天外来客“奥陌陌”形状为类似雪茄的长条形。

土星、木星这样的气态巨行星除了上文中提到的两种作用力之外，也会受自转的影响，自转产生的惯性离心力在赤道附近最大、两极附近最小，在极点处等于零，因此，它们的形状会更接近于椭球状，再加上它们自身自转周期更短，所以扁平外形相当明显。

也有人提出，如果天体的自转速度足够快，最终将突破椭球，成为一个环，因为环形会比椭球的势能更低，也更稳定。虽然这一说法目前还只是理论阶段，但也从侧面证明了天体形状的多样性和不可预性。

但是可以明确的一点是：万有引力不会允许出现大质量的不规则天体。也就是说，不管是像地球这种内部熔融的天体，还是月球和水星这些内部已经固结的岩石天体，只要它的质量足够大，最终形状都为球体。而现在出现的这些形状各异的天体，都还处于被“驯化”的阶段，不过最终的“结局”也是显而易见——都将归结于球体。

看到这里大家有没有一种豁然开朗的感觉呢？宇宙浩瀚无边，还有更多的未知等着我们去探索~

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