Почему планеты шарообразной формы?

02.04.2018

Шарообразные планеты мы воспринимаем как нечто само собой разумеющееся. Розы красные, а планеты - сферические. Так все в порядке, не так ли? В конце концов, создание модели солнечной системы было бы более сложным, если бы вместо использования маленьких шаров нам пришлось бы собрать кучу моделей в форме икосаэдра. Но вы когда-нибудь задумывались, почему планеты выглядят именно так? Почему они в основном сферические, а не, скажем, цилиндрические или кубические?

Мы должны начать эту дискуссию, назвав лопату лопатой. Ни одна из планет в нашей Солнечной системе не является идеальной сферой, и наше Солнце в том числе. Все эти тела можно более точно описать как сплюснутые сфероиды. Объекты с этой формой слегка выпучиваются вокруг середины - они выглядят как баскетбольный мяч, на котором кто-то сидит.

Более точно технически, в небесном теле сплюснутой сфероидной формы полярная окружность будет меньше экваториальной. Итак, здесь, на Земле, если бы вы путешествовали с Северного полюса на Южный полюс и обратно, вы бы проехали в общей сложности 39 931 км. С другой стороны, полная поездка вокруг экватора будет немного длиннее. Это потому, что окружность экватора Земли составляет 40 070 километров. Таким образом, когда вы стоите на уровне моря, на экваторе, вы отдаляетесь от центра нашей планеты больше, чем на любом полюсе.

На некоторых других планетах этот выпуклость еще более выражена. Просто посмотрите на Юпитер. Земля на 0,3% шире на экваторе, чем от полюса к полюсу. Но измерения Юпитера демонстрируют гораздо большее несоответствие. Действительно, астрономы обнаружили, что эта планета на 7% шире на экваторе, чем между полюсами.

Форма сфероида является результатом двух основных факторов: силы тяжести и вращения. Это потому, что все объекты испытывают самогравитацию, силу, которая тянет их атомы к общему центру. По мере увеличения массы объекта то же происходит и с самогравитационным притяжением. После того, как он превышает определенную массу, тяга становится подавляющей до того момента, когда объект рушится на себя и становится сферическим. Маленькие предметы - например, банан или гаечный ключ - могут противостоять этой судьбе, потому что их самогравитация относительно слабая и позволяет им сохранять форму без сфероида. Однако в планетах, Солнце и других действительно массивных телах сила настолько сильна, что они не могут избежать искажения в сфероиды.

Но гравитация - это не вся история. В то время, как гравитация вступает в сговор, чтобы сделать планеты сферическими, скорость их вращений одновременно пытается их сгладить. Чем быстрее вращается небесное тело, тем более непропорциональна его экваториальная выпуклость. Вот почему в нашей Солнечной системе нет совершенных сфер, только сплюснутые сфероиды. Солнце - почти идеальная сфера из-за его огромной гравитации и относительно медленной скорости вращения (25 дней). Значительный процент звезд на небе вращается намного быстрее и заметно выпучиваются на их экваторах.

Одной из таких звезд является Альтаир. Расположенный всего в 16,8 световых годах от нашей родной планеты, это один из самых ярких объектов в ночном небе. Альтаир также известен очень, очень быстрым вращением и завершает полный поворот вокруг своей оси каждые 10,4 земных часа. Соответственно, астрономы оценивают, что Альтаир по крайней мере на 14% шире на экваторе, чем от полюса к полюсу. Скорость вращения также объясняет выпуклость Юпитера. В конце концов, день на этом газовом гиганте оживленный – 9,9 земных часов.

Другие силы действуют и на звезды и планеты, изменяя их формы. Хотя Земля - ​​сплющенный сфероид, она, конечно, не идеальна. Гравитационное притяжение Солнца и Луны в какой-то степени влияет на форму планеты. Следовательно, масса нашего домашнего мира распределена неравномерно - на самом деле, довольно комковато. Тем не менее, она выглядит намного круче, чем Юпитер и Сатурн. В свою очередь, планеты в нашей Вселенной кажутся более сферическими, чем некоторые из их лун. Например, у Марса есть два небольших спутника, ни один из которых не может затянуть самогравитацию в сплющенный сфероид. Вместо этого их внешность часто описывается как картофельная.