人类认识地球形状的过程
古代盛行天圆地方的世界观 。当时人们直观地认为地球是平的,天空空是圆的 。
事实上,在公元前,有人认为地球是圆的 。据记载,世界上最早认为地球是圆的人是古希腊的毕达哥拉斯,但当时没有证据支持这一观点 。后来亚里士多德也继承和发展了这一观点,并给出了一些科学依据 。基于这一观点,公元前三世纪的古希腊学者厄拉多塞根据不同地理位置的日影长度,结合几何知识,首次测量了地球的周长,测量结果与现代测量相差不大 。
古罗马的托勒密是天文学和地理学的集大成者,他为地球圈理论注入了新的活力 。此后,他的研究成果将用于大航海时代 。16世纪初,在麦哲伦的带领下,人类进行了第一次环球航行,并证明了地球是一个圆球 。从提出地球是球形的猜想到完全证明这个结论,人类用了2000年 。
人类借助卫星和现代测量技术,精确测量出地球的极地半径为6357km,赤道半径为6378km,相差21 km 。这说明地球不是一个标准的球体,而是一个椭球体,在赤道附近有轻微的凸起 。
现代天文观测表明,不仅地球是球形的,其他七大行星如金木、水、火、土也是球形的,天体如太阳、月亮也是球形的 。那么为什么这些大质量恒星往往是球形的呢?接下来细菌的科学探索给大家详细介绍一下 。
和星星 。宇宙包含所有的时间,空和物质 。宇宙中存在的各种物质,无论其形态如何,都称为天体 。
物质在宇宙中有时聚集或分散,无论是恒星、星系还是星云,在宇宙层面上连续分布的各种物质结构都可以称为天体 。比如银河系是一个天体,银河系中的一颗恒星也是一个天体 。按照物质分布的密度,聚集态的恒星、分散态的星云、分散极薄的物质称为星际物质 。星云和星际物质主要由各种气体和尘埃组成 。有时,天文信号源(射电源、红外源、紫外光源、X射线源和γ射线源)和地外人造航天器也可称为天体 。
宇宙中的天体有不同的形状 。巨星,如行星、恒星等近球形的称为行星,不规则的恒星,如小行星、彗星等不能称为行星 。地球属于天体,是行星,是唯一已知有生命的行星 。
以及圆球的数学美 。圆是最美的平面图形,球是最美的立体图形 。相传毕达哥拉斯提出了地球圈理论 。这是为什么呢?
数学家通过计算发现:在所有平面图形中,周长相等,圆围成的面积最大;在所有几何体中,表面积相等,球的体积最大 。另外,圆和球都是对称的,任意两个圆或球都是相似的 。
为什么恒星的形状总是倾向于球形?恒星的形成源于引力,其形状自然与引力有关 。
宇宙始于大爆炸,宇宙中最早的恒星形成于大爆炸后数亿年 。爆炸开始时,宇宙中温度极高,物质密度极高 。经过几十万年的膨胀和冷却,由氢和氦组成的气态物质分布在宇宙中 。
由于质量分布不均匀,重力在一些位置很强,在另一些位置很弱 。在重力的作用下,这些气态物质收缩并聚集在一起 。大鱼在吃小鱼,小鱼吃虾,更大的气团会吸引周围其他更小的气团 。长此以往,这些云团核心的压力和温度会不断上升,最终达到氢聚变的条件,于是一颗恒星诞生了 。恒星诞生后留下的尘埃盘形成了行星和其他小天体 。构成地球的物质来自死亡恒星的残骸 。
上图是太阳系的形成 。
恒星形成时,物质会向重心聚集,边缘物质会在引力的拉动下逐渐向中心移动,直至保持平衡 。引力作用于各个方向,假设引力源是一个点,那么三维空空间中所有到定点距离相等的点形成一个球面 。随着距离的增加,引力效应会在球面上展开,离引力源越远,引力越弱 。球的表面积为4 π r 2,半径越大,球的表面积越大,物理量的密度分布与面积成反比 。物质之间的引力与距离的平方成反比的原因就是这样一个原理,通常被称为平方反比定律 。
当物质在重力作用下收缩时,会受到物质内部的阻力 。当天体的密度和质量过大时,只有当物质呈球体分布时,内部的支撑力和外部的压力才能保持平衡,天体才能保持稳定的结构,防止进一步坍缩 。此时,恒星处于流体静力平衡状态,这也是恒星能够保持稳定的原因 。黑洞形成的原因是引力太强,物质不可避免地坍缩 。
当恒星质量过小时,比如小行星,它们的形状是不规则的,因为它们不需要达到流体静力平衡来保持结构稳定 。在天文学家对行星的定义中,首要条件是恒星要达到流体静力平衡状态,即恒星的形状必须是球形 。要达到这个标准,恒星的质量必须足够大 。因为只有足够大的质量才能产生足够强的引力,才能使其呈球形 。
地球和太阳有多圆?如前所述,地球赤道半径和极地半径相差21公里 。地球不是标准的球体,而是椭球体 。事实上,自然界几乎没有标准的球形行星,有几颗是椭圆形的 。
上图是太阳系家族主要成员的全貌 。
在数学上,我们用扁率来描述椭球的扁率,其值在0到1之间 。值越小,越接近球体 。所有的行星都是在旋转的过程中形成的,旋转椭球的形状和大小是由子午椭圆决定的 。如果椭圆的长半轴为A,短半轴为B,那么椭球的扁率为(A-B)/A,通过计算,我们得到地球的扁率为0.0034 。
说完地球,我们来说说太阳 。地球是岩石行星,而太阳是体积和质量巨大、由等离子体构成的恒星 。太阳的扁率是0.000009 。可以看出,太阳离标准球很近,比地球圆得多 。
在引力的作用下,大质量恒星总是倾向于形成球体 。此外,行星的自转也会对自身的形状产生一定的影响 。大质量行星的潮汐力也会使小行星变形 。所以我们在宇宙中看到的行星基本上是一个椭球体 。
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【地球属于什么类型的行星 地球是什么星】
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