Warum ist die Erde eine Kugel? Nicht alle Himmelskörper sind Kugeln!

Seit der Antike gab es unzählige Diskussionen zur Frage „Welche Form hat die Erde?“ In dem alten chinesischen Buch „Zhou Bi“ steht: „Der Himmel ist rund wie ein Baldachin und die Erde quadratisch wie ein Schachbrett.“ Dies ist der Ursprung der Aussage „Der Himmel ist rund und die Erde ist quadratisch“.

Die alten Babylonier und Inder glaubten, die Erde sei ein Berg, der auf dem Rücken einer Meeresschildkröte getragen werde. Da die alten Indianer jedoch Elefanten verehrten, stellten sie sich vor, dass der Berg nicht direkt von der Meeresschildkröte getragen wurde, sondern von drei heiligen Elefanten, die auf dem Rücken der Meeresschildkröte standen.

Im Vergleich dazu kommt die Ansicht der alten Griechen der richtigen Antwort näher (obwohl ihre Begründungen ebenfalls schlampig sind). Sie glaubten, die Erde sei rund, nicht weil sie dafür irgendwelche stichhaltigen Beweise gehabt hätten, sondern weil sie glaubten, die Kugel sei die vollkommenste Form unter den geometrischen Figuren.

Erst als Magellan die erste Weltumrundung der Menschheitsgeschichte vollendete, die drei Jahre dauerte, wurde die Idee „Die Erde ist rund“ wirklich bestätigt.

Warum ist die Erde kein Würfel oder Kegel, sondern beinahe eine Kugel? Ist es möglich, dass seine Form von einer mysteriösen außerirdischen Kraft bestimmt wird? Werfen wir einen Blick auf Fat Ke!

Die unverzichtbare elektromagnetische Kraft

Im Physikunterricht haben wir alle gelernt, dass die Existenzzustände aller Dinge im Universum grob in drei Typen unterteilt werden können: fest , flüssig und gasförmig . Der feste Zustand hat aufgrund der Wechselwirkung elektromagnetischer Kräfte zwischen Molekülen eine bestimmte Form. Der Abstand zwischen Flüssigkeitsmolekülen ist viel größer als der zwischen Feststoffmolekülen, und die elektromagnetische Anziehung zwischen den Molekülen ist schwächer, sodass Flüssigkeiten keine feste Form haben.

Fat Ke: Lass uns etwas über die „Tropfenform“ lernen.

Haben Flüssigkeiten nicht keine feste Form? Was ist denn los? Tatsächlich ist der Hauptfaktor, der dazu führt, dass sich aus Tröpfchen Kugeln bilden, die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, und ihr Wesen geht auf die oben erwähnte elektromagnetische Kraft zwischen den Molekülen zurück.

Erinnern Sie sich an ein Bild, das im „Sky Classroom“ gezeigt wurde? Lässt man den Flüssigkeitstropfen ohne den Einfluss der Erdanziehungskraft frei fallen, führt die Oberflächenspannung dazu, dass der Tropfen eine vollkommen kugelförmige Gestalt annimmt. Dies liegt daran, dass die potentielle Oberflächenenergie des Tropfens bei einer Kugelform minimal ist und das System bei minimaler potentieller Energie am stabilsten ist. Dies ist das „ Prinzip der minimalen potentiellen Energie “.

Die Schwerkraft ist überall

Neben der elektromagnetischen Kraft zwischen den Molekülen fehlt es definitiv nicht an der „ Schwerkraft “. Solange es Masse gibt, wird es auch Schwerkraft geben. Daher übt jedes Molekül im Objekt eine Anziehungskraft auf andere Moleküle aus. Wenn Sie die Integrität des Objekts zerstören möchten, müssen Sie die Schwerkraft zwischen den Molekülen überwinden.

Zusätzlich zu ihrer eigenen Schwerkraft haben Objekte auch eine Gravitationsbeziehung zueinander, die proportional zur Masse der Objekte und umgekehrt proportional zur Entfernung zwischen ihnen ist. Mit anderen Worten: Die Stärke der Gravitationskraft zwischen Objekten hängt von ihrer Masse und der Entfernung zwischen ihnen ab und hat nichts mit der Form der Objekte zu tun.

Elektromagnetische Kraft und Gravitation ergänzen sich

Die Schwerkraft hängt mit der Masse zusammen, während die elektromagnetische Kraft nichts mit der Masse, sondern nur mit der elektrischen Ladung zu tun hat. Bei kleinen Objekten ist die Eigengravitation jedes Moleküls viel kleiner als die elektromagnetische Kraft. Wenn also die elektromagnetische Kraft größer ist als die Gravitationskraft , kann das Objekt seine Form beibehalten .

Wenn jedoch die Masse eines Objekts einen bestimmten Wert erreicht und den kritischen Punkt überschreitet , überwindet die Schwerkraft die elektromagnetische Kraft und wird dominant . Nach dem „ Prinzip der minimalen potentiellen Energie “ wird das Objekt schließlich zu einer Kugel . In diesem Maßstab wird selbst das härteste Objekt unter dem Einfluss der Schwerkraft in die Form mit der geringsten potentiellen Gravitationsenergie „gequetscht“ – eine Kugel. Auch Gasplaneten folgen diesem Prinzip, vorausgesetzt, dass die Schwerkraft dominiert.

Aufgrund dieser beiden Faktoren und ihrer Rotation wird die Erde zu einer nicht ganz perfekten „Kugel“. Zwar gibt es auf der Erdoberfläche noch immer Berge, diese Berge sind jedoch durch die Bewegung der Erdplatten entstanden. Im Vergleich zum Durchmesser des Berges selbst können die Höhen und Tiefen des Berges vernachlässigt werden.

Nicht alle Himmelskörper sind Kugeln

Nicht alle Himmelskörper sind Kugeln. Die Formen von Asteroiden, Kometen und Kometenkernen, die nur einige zehn Kilometer groß sind, variieren stark. Der außerirdische Besucher „Oumuamua“, der 2017 das Sonnensystem besuchte, hatte die Form einer langen Zigarre.

Zusätzlich zu den beiden oben genannten Kräften sind Gasriesen wie Saturn und Jupiter auch von der Rotation betroffen. Die durch die Rotation erzeugte Trägheitszentrifugalkraft ist in Äquatornähe am größten, in Polnähe am kleinsten und an den Polen gleich Null. Daher ähnelt ihre Form eher einem Ellipsoid. Darüber hinaus ist ihre eigene Rotationsperiode kürzer, sodass die flache Form recht deutlich erkennbar ist.

Manche Leute meinen auch, dass ein Himmelskörper, wenn er sich schnell genug dreht , irgendwann das Ellipsoid durchbricht und zu einem Ring wird, weil der Ring eine geringere potentielle Energie als das Ellipsoid hat und stabiler ist. Obwohl sich diese Aussage noch im theoretischen Stadium befindet, beweist sie indirekt auch die Vielfalt und Unberechenbarkeit der Formen von Himmelskörpern.

Eines ist jedoch klar: Die Schwerkraft lässt die Entstehung irregulärer Himmelskörper mit großer Masse nicht zu . Das heißt, ob es sich nun um einen Himmelskörper mit geschmolzenem Inneren wie die Erde oder um einen Gesteinskörper mit erstarrtem Inneren wie den Mond oder Merkur handelt, solange seine Masse groß genug ist, wird seine endgültige Form eine Kugel sein. Diese nun erschienenen Himmelskörper in den verschiedensten Formen befinden sich noch im Stadium der „Zähmung“, doch auch das endgültige „Ende“ ist offensichtlich – sie werden alle Sphären zugeordnet.

Fühlen Sie nach der Lektüre dieses Textes ein Gefühl plötzlicher Erleuchtung? Das Universum ist riesig und grenzenlos, und es gibt noch mehr Unbekanntes, das darauf wartet, von uns erforscht zu werden~