عندما ننظر إلى النظام الشمسي ، نرى أجسامًا من جميع الأحجام ، من حبيبات الغبار الصغيرة إلى الكواكب العملاقة والشمس. الميزة الشائعة لهذه الكائنات هي أن الأجسام الكبيرة (أكثر أو أقل) مستديرة ، والأجسام الصغيرة غير منتظمة الشكل. لكن لماذا?
الجواب على السؤال عن سبب استدارة الأجسام الكبيرة يعود إلى تأثير الجاذبية. يتم توجيه جاذبية الجسم دائمًا نحو مركز كتلته. كلما كبر الجسم ، زادت كتلته وزادت جاذبيته.
بالنسبة للأجسام الصلبة ، فإن هذه القوة تقاوم قوة الجسم نفسه. على سبيل المثال ، القوة الهابطة التي تشعر بها بسبب جاذبية الأرض لا تدفعك نحو مركز الأرض. هذا لأن الأرض تدفعك للخلف - قوة أكبر من أن تسمح لك بالسقوط من خلالها.
ومع ذلك ، فإن قوة الأرض لها حدودها. تخيل جبلًا ضخمًا ، مثل جبل إفرست ، يزداد حجمه وأكبر كلما اصطدمت ألواح الكوكب ببعضها البعض. كلما ارتفع مستوى إيفرست وأعلى ، يزداد وزنها لدرجة أنها تبدأ في الترهل. سوف يدفع الوزن الإضافي الجبل إلى أسفل في عباءة الأرض ، مما يحد من ارتفاعه.
إذا كانت الأرض تتكون بالكامل من المحيط ، فإن إيفرست سوف تغرق ببساطة إلى مركز الأرض (مما يؤدي إلى إزاحة كل المياه التي تمر عبرها). أي مناطق تكون فيها المياه وفيرة للغاية ستغرق تحت تأثير جاذبية الأرض. تمتلئ المناطق التي كانت فيها المياه شحيحة للغاية بالمياه المتدفقة من مكان آخر ، مما يجعل المحيط الأرضي الخيالي محيطًا كرويًا تمامًا.
لكن الجاذبية في الواقع ضعيفة بشكل مدهش. يجب أن يكون الجسم كبيرًا جدًا قبل أن يتمكن من ممارسة جاذبية قوية بما يكفي للتغلب على قوة المادة التي يتكون منها. لذلك ، الأجسام الصلبة الصغيرة (بقطر أمتار أو كيلومترات) لها جاذبية ضعيفة للغاية للحصول على شكل كروي.
عندما يصبح الجسم كبيرًا بما يكفي بحيث تفوز الجاذبية - ويتغلب على قوة المادة المكونة منه - فإنه يميل إلى سحب كل مادة الجسم إلى شكل كروي. سيتم سحب أجزاء الجسم المرتفعة جدًا لأسفل ، مما يؤدي إلى إزاحة المواد الموجودة تحتها ، مما يتسبب في دفع الأجزاء المنخفضة جدًا إلى الخارج.
عندما يتحقق الشكل الكروي ، نقول أن الجسم في "توازن هيدروستاتيكي". ولكن ما مدى قوة الجسم لتحقيق التوازن الهيدروستاتيكي؟ هذا يعتمد على ما هو مصنوع منه. يمكن لأي جسم يتكون فقط من الماء السائل أن يتعامل بسهولة مع هذه المهمة ، لأنه ليس لديه في الواقع أي قوة - يمكن نقل جزيئات الماء بسهولة.
في هذه الأثناء ، يجب أن يكون الجسم المصنوع من الحديد النقي أكبر بكثير حتى تتمكن جاذبيته من التغلب على القوة الداخلية للحديد. في النظام الشمسي ، يبلغ قطر العتبة اللازم لكي يصبح جسم جليدي كروي 400 كيلومتر على الأقل ، وبالنسبة للأجسام التي تتكون أساسًا من مادة أقوى ، تكون هذه العتبة أكبر. قمر زحل ميماس له شكل كروي ويبلغ قطره 396 كم. حاليًا ، أصغر كائن معروف لنا يمكنه تلبية هذه المعايير.
لكن يصبح كل شيء أكثر تعقيدًا إذا تذكرت أن جميع الكائنات تميل إلى الدوران أو التحرك في الفضاء. إذا كان جسم ما يدور ، فإن المواقع عند خط الاستواء (النقطة في منتصف المسافة بين القطبين) تعاني من سحب جاذبية أقل قليلاً من المواقع القريبة من القطبين.
نتيجة لذلك ، يتحول الشكل الكروي المثالي المتوقع في التوازن الهيدروستاتيكي إلى ما يُعرف باسم "كروي مسطح" - عندما يكون الجسم أعرض عند خط الاستواء منه عند القطبين ، على وجه الخصوص ، هذا صحيح بالنسبة لأرضنا. كلما كان الكائن يدور في الفضاء بشكل أسرع ، كان هذا التأثير أكثر دراماتيكية. يدور زحل ، وهو أقل كثافة من الماء ، على محوره كل عشر ساعات ونصف (مقارنة بدورة الأرض الأبطأ التي تبلغ 24 ساعة). نتيجة لذلك ، فهي أقل كروية بكثير من الأرض. قطر زحل الاستوائي يزيد قليلاً عن 120،500 كيلومتر ، وقطره القطبي يزيد قليلاً عن 108 كيلومتر. هذا فرق يقارب 600 ألف كم!
بعض النجوم أكثر تطرفًا. النجم الساطع Altair هو أحد هذه الغرائب. يدور مرة كل 9 ساعات أو نحو ذلك. إنه سريع جدًا لدرجة أن قطره الاستوائي أكبر بنسبة 25٪ من المسافة بين القطبين!
ببساطة ، السبب في كون الأجسام الفلكية الكبيرة كروية (أو شبه كروية) هو أنها ضخمة بما يكفي بحيث يمكن لسحبها الثقالي التغلب على قوة المادة التي تتكون منها.
اقرأ أيضا:
- تم اكتشاف نوع جديد من المستعرات الأعظمية: إنه مزيج من نجم يحتضر ورفيقه
- لا نجم ولا كوكب: اكتشف العلماء قزمًا بنيًا غريبًا في مجرة درب التبانة