Kai žiūrime į Saulės sistemą, matome įvairaus dydžio objektus – nuo mažyčių dulkių grūdelių iki milžiniškų planetų ir Saulės. Bendras šių objektų bruožas yra tas, kad dideli objektai yra (daugiau ar mažiau) apvalūs, o maži – netaisyklingos formos. Bet kodėl?
Atsakymas į klausimą, kodėl dideli objektai yra apvalūs, priklauso nuo gravitacijos įtakos. Gravitacinė objekto trauka visada nukreipta į jo masės centrą. Kuo didesnis objektas, tuo jis masyvesnis ir tuo didesnė jo gravitacinė trauka.
Kietiems objektams ši jėga prieštarauja paties objekto jėgai. Pavyzdžiui, žemyn nukreipta jėga, kurią jaučiate dėl Žemės gravitacijos, netraukia jūsų link Žemės centro. Taip yra todėl, kad žemė stumia jus atgal – jėga per didelė, kad galėtumėte pro ją kristi.
Tačiau Žemės galia turi savo ribas. Įsivaizduokite didžiulį kalną, pavyzdžiui, Everesto kalną, kuris tampa vis didesnis ir didesnis, kai planetos plokštės susiduria viena su kita. Everestui kylant vis aukščiau ir aukščiau, jos svoris didėja tiek, kad ji pradeda smukti. Papildomas svoris nustums kalną žemyn į Žemės mantiją, apribodamas jo aukštį.
Jei Žemę sudarytų tik vandenynas, Everestas paprasčiausiai nugrimztų į patį Žemės centrą (išstumtų visą vandenį, per kurį praeina). Bet kurios sritys, kuriose vandens buvo labai daug, nuslūgtų žemyn, veikiamos Žemės gravitacijos. Sritys, kuriose vandens buvo labai stokojamos, prisipildytų iš kitur išspaustu vandeniu, todėl įsivaizduojamas Žemės vandenynas būtų tobulai sferinis.
Tačiau dalykas yra tas, kad gravitacija iš tikrųjų yra stebėtinai silpna. Objektas turi būti labai didelis, kad galėtų daryti pakankamai stiprią gravitacinę trauką, kad įveiktų medžiagos, iš kurios jis pagamintas, stiprumą. Todėl maži kieti objektai (metrų arba kilometrų skersmens) turi per silpną gravitacinį potraukį, kad įgytų sferinę formą.
Kai objektas tampa pakankamai didelis, kad laimėtų gravitacija – įveikiama medžiagos, iš kurios jis pagamintas, jėga – jis linkęs visą objekto medžiagą sutraukti į sferinę formą. Per aukštai esančios objekto dalys bus nustumtos žemyn, išstumiant po jomis esančią medžiagą, todėl per žemai esančios dalys gali būti išstumtos.
Kai pasiekiama sferinė forma, sakome, kad objektas yra „hidrostatinės pusiausvyros“. Bet koks galingas turi būti objektas, kad būtų pasiekta hidrostatinė pusiausvyra? Tai priklauso nuo to, iš ko jis pagamintas. Objektas, sudarytas tik iš skysto vandens, gali lengvai susidoroti su šia užduotimi, nes iš tikrųjų jis neturi jėgos - vandens molekulės lengvai juda.
Tuo tarpu objektas, pagamintas iš grynos geležies, turėtų būti daug masyvesnis, kad jo gravitacija įveiktų vidinę geležies jėgą. Saulės sistemoje slenksčio skersmuo, būtinas, kad ledinis objektas taptų sferinis, yra ne mažesnis kaip 400 km, o objektams, daugiausia sudarytiems iš tvirtesnės medžiagos, šis slenkstis yra dar didesnis. Saturno palydovas Mimas yra sferinės formos ir 396 km skersmens. Šiuo metu tai yra mažiausias mums žinomas objektas, galintis atitikti šiuos kriterijus.
Tačiau viskas tampa sudėtingesnė, jei prisimenate, kad visi objektai turi polinkį suktis arba judėti erdvėje. Jei objektas sukasi, jo pusiaujo (taško, esančio pusiaukelėje tarp dviejų ašigalių) gravitacinė trauka yra šiek tiek mažesnė nei vietose šalia ašigalių.
Dėl to tobula sferinė forma, kurios būtų galima tikėtis esant hidrostatinei pusiausvyrai, pasikeičia į vadinamąjį „suplotą sferoidą“ – kai objektas yra platesnis ties pusiauju nei ties ašigaliais, tai ypač pasakytina apie mūsų Žemę. Kuo greičiau objektas sukasi erdvėje, tuo dramatiškesnis šis efektas. Saturnas, kurio tankis mažesnis už vandenį, apie savo ašį sukasi kas dešimt su puse valandos (palyginti su lėtesniu 24 valandų Žemės ciklu). Dėl to jis yra daug mažiau sferinis nei Žemė. Saturno pusiaujo skersmuo yra šiek tiek didesnis nei 120 500 km, o poliarinis - šiek tiek daugiau nei 108 600 km. Tai beveik 12 tūkstančių km skirtumas!
Kai kurios žvaigždės yra dar ekstremalesnės. Ryški žvaigždė Altair yra viena iš tokių keistenybių. Jis sukasi maždaug kas 9 valandas. Jis yra toks greitas, kad jo pusiaujo skersmuo yra 25% didesnis nei atstumas tarp ašigalių!
Paprasčiau tariant, dideli astronominiai objektai yra sferiniai (arba beveik sferiniai) todėl, kad jie yra pakankamai masyvūs, kad jų gravitacinė trauka galėtų įveikti medžiagos, iš kurios jie pagaminti, stiprumą.
Taip pat skaitykite:
- Buvo atrasta naujo tipo supernovos: tai mirštančios žvaigždės ir jos palydovės derinys
- Nei žvaigždė, nei planeta: mokslininkai Paukščių Take aptiko keistą rudą nykštuką