地球はなぜ球体なのでしょうか？すべての天体が球体というわけではありません。

古代から、「地球はどのような形をしているのか」という疑問については数え切れないほどの議論がなされてきました。中国の古代書『周秘』には、「天は天蓋のように丸く、地はチェス盤のように四角い」と記されています。これが「天は丸く、地は四角い」の由来です。

古代バビロニア人と古代インド人は、地球はウミガメの背中に載った山であると信じていました。しかし、古代インディアンは象を崇拝していたため、彼らが想像した山はウミガメが直接運ぶものではなく、ウミガメの背中に立つ3頭の神聖な象によって運ばれるものでした。

それに比べると、古代ギリシャ人の見解は正解に近い（彼らの理由も曖昧ではあるが）。彼らは地球が丸いと信じていましたが、それはそれを証明する実質的な証拠があったからではなく、球体が幾何学図形の中で最も完璧な形だと信じていたからです。

「地球は丸い」という考えが真に確認されたのは、マゼランが3年かけて人類史上初の世界一周航海を成し遂げたときでした。

なぜ地球は立方体や円錐ではなく、ほぼ球体なのでしょうか？その形状を制御する何らかの神秘的な地球外の力が存在する可能性はあるでしょうか? Fat Keと一緒に見てみましょう！

欠かせない電磁力

物理の授業で、私たちは宇宙の万物の存在状態が固体、液体、気体の3つに大別できることを学びました。固体は分子間の電磁力の相互作用により一定の形状を持ちます。液体の分子間の距離は固体の分子間の距離よりもはるかに大きく、分子間の電磁気的引力は弱いため、液体は固定された形状を持ちません。

ファット・ケ：「涙の形」について学びましょう。

液体には決まった形がないのでしょうか？それで何が起こっているのですか?実際、液滴がボール状になる主な要因は液体の表面張力であり、その本質は前述の分子間の電磁力に遡ります。

「天空の教室」で紹介された絵を覚えていますか？地球の重力の影響を受けずに、液滴を自由落下させると、表面張力によって液滴は完全な球形になります。これは、液滴の表面位置エネルギーが球形のときに最小になり、位置エネルギーが最小のときにシステムが最も安定するためです。これが「位置エネルギー最小の原理」です。

重力はどこにでもある

分子間の電磁力に加えて、「重力」が絶対に存在しないわけではありません。質量がある限り、重力は存在します。したがって、物体内の各分子は他の分子に対して引力を持ちます。物体の完全性を破壊したい場合は、分子間の重力を克服する必要があります。

物体は、それ自体の重力に加えて、物体同士の重力関係も持ちます。この関係は、物体の質量に比例し、物体間の距離に反比例します。つまり、物体間の重力の強さは、物体の質量と物体間の距離によって決まり、物体の形状とは関係ありません。

電磁力と重力は互いに補完し合う

重力は質量と関係がありますが、電磁力は質量とは関係なく、電荷のみと関係があります。小さな物体の場合、各分子の自己重力は電磁力よりもはるかに小さいため、電磁力 > 重力のとき、物体はその形状を維持できます。

しかし、物体の質量が一定レベルまで増加し、臨界点を超えると、重力が電磁力に打ち勝ち、支配的になります。 「位置エネルギー最小の原理」によれば、物体は最終的に球体になります。このスケールでは、最も硬い物体でさえも、重力の影響下で、重力位置エネルギーが最も小さい形状、つまり球体に「圧縮」されます。ガス惑星も、重力が支配的であるという前提の下で、この原理に従います。

これら 2 つの要因と自転により、地球は完全ではない「球体」になります。地球の表面には今でも山が残っていますが、これらの山は地球のプレートの動きによって形成されました。山自体の直径に比べれば、山の起伏は無視できるほどです。

すべての天体が球体であるわけではない

すべての天体が球形であるわけではありません。大きさが数十キロメートルしかない小惑星、彗星、彗星核の形状は大きく異なります。 2017年に太陽系を訪れた宇宙人「オウムアムア」は、長い葉巻のような形をしていた。

上記の 2 つの力に加えて、土星や木星などの巨大ガス惑星も自転の影響を受けます。回転によって発生する慣性遠心力は赤道付近で最大、極付近で最小となり、極ではゼロになります。したがって、その形状は楕円体に近くなります。また、自転周期も短いため、平らな形状がはっきりとわかります。

また、天体が十分に速く回転すると、リングの位置エネルギーは楕円体よりも低く、より安定するため、最終的には楕円体を突き抜けてリングになると主張する人もいます。この主張はまだ理論段階に過ぎないが、天体の形状の多様性と予測不可能性も間接的に証明している。

しかし、一つはっきりしているのは、重力によって大質量の不規則天体の出現は起こらないということだ。つまり、地球のように内部が溶融した天体であっても、月や水星のように内部が凝固した岩石天体であっても、質量が十分に大きければ、最終的な形状は球体になります。現在現れているさまざまな形の天体はまだ「飼いならされている」段階ですが、最終的な「終わり」も明らかです。それらはすべて球体になります。

これを読んで突然悟りを開いたような感覚を覚えますか?宇宙は広大で無限であり、私たちが探検するのを待っている未知のものがまだまだたくさんあります〜