Kada pogledamo Sunčev sustav, vidimo objekte svih veličina, od sićušnih zrnaca prašine do divovskih planeta i Sunca. Zajedničko obilježje ovih predmeta je da su veliki predmeti (manje-više) okrugli, a mali predmeti nepravilnog oblika. Ali zašto?
Odgovor na pitanje zašto su veliki objekti okrugli svodi se na utjecaj gravitacije. Gravitacijsko privlačenje tijela uvijek je usmjereno prema središtu njegove mase. Što je veći objekt, to je masivniji i veća mu je gravitacijska sila.
Za čvrste objekte, ova sila se suprotstavlja sili samog objekta. Na primjer, sila prema dolje koju osjećate zbog Zemljine gravitacije ne vuče vas prema središtu Zemlje. To je zato što vas tlo gura unatrag - sila koja je prevelika da bi vam dopustila da propadnete kroz nju.
Međutim, moć Zemlje ima svoje granice. Zamislite ogromnu planinu, poput Mount Everesta, koja postaje sve veća i veća kako se ploče planeta sudaraju jedna s drugom. Kako Everest postaje sve viši i viši, njezina težina raste do te mjere da počinje popuštati. Dodatna težina će gurnuti planinu u Zemljin plašt, ograničavajući njenu visinu.
Da se Zemlja u potpunosti sastoji od oceana, Everest bi jednostavno potonuo do samog središta Zemlje (istiskujući svu vodu kroz koju prolazi). Sva područja u kojima je voda bila iznimno bogata potonula bi prema dolje pod utjecajem Zemljine gravitacije. Područja u kojima je voda bila iznimno rijetka napunila bi se vodom istisnutom s drugih mjesta, čineći imaginarni Zemlju-ocean savršeno sferičnim.
Ali stvar je u tome što je gravitacija zapravo iznenađujuće slaba. Objekt mora biti vrlo velik prije nego što može izvršiti dovoljno jaku gravitacijsku silu da nadvlada snagu materijala od kojeg je napravljen. Stoga mali čvrsti objekti (promjera metara ili kilometara) imaju preslabu gravitacijsku privlačnost da bi poprimili sferni oblik.
Kada objekt postane dovoljno velik da gravitacija pobijedi – nadvlada silu materijala od kojeg je napravljen – težit će povući sav materijal objekta u sferni oblik. Dijelovi objekta koji su previsoki bit će povučeni prema dolje, pomičući materijal ispod njih, uzrokujući da dijelovi koji su preniski budu istisnuti.
Kada se postigne sferni oblik, kažemo da je objekt u "hidrostatskoj ravnoteži". Ali koliko moćan mora biti objekt da postigne hidrostatsku ravnotežu? Ovisi od čega je napravljen. Predmet koji se sastoji samo od tekuće vode može se lako nositi s ovim zadatkom, budući da zapravo nema nikakvu silu - molekule vode se lako pomiču.
U međuvremenu, predmet napravljen od čistog željeza morao bi biti mnogo masivniji da bi njegova gravitacija nadvladala unutarnju silu željeza. U Sunčevom sustavu, prag promjera koji je neophodan da ledeni objekt postane sferičan je najmanje 400 km, a za objekte koji se sastoje uglavnom od čvršćeg materijala, taj prag je čak i veći. Saturnov mjesec Mimas ima sferni oblik i promjer od 396 km. Trenutačno je to najmanji nama poznati objekt koji može zadovoljiti te kriterije.
Ali sve postaje kompliciranije ako se sjetite da svi objekti imaju tendenciju rotacije ili kretanja u prostoru. Ako se objekt rotira, mjesta na njegovom ekvatoru (točka na pola puta između dvaju polova) doživljavaju nešto manje gravitacijske sile nego mjesta blizu polova.
Kao rezultat toga, savršeno sferni oblik koji bi se očekivao u hidrostatskoj ravnoteži pomiče se u ono što je poznato kao "spljošteni sferoid" - kada je objekt širi na ekvatoru nego na polovima, to posebno vrijedi za našu Zemlju. Što se objekt brže okreće u prostoru, to je ovaj efekt dramatičniji. Saturn, koji je manje gustoće od vode, okreće se oko svoje osi svakih deset i pol sati (u usporedbi sa sporijim Zemljinim ciklusom od 24 sata). Kao rezultat toga, mnogo je manje sferičan od Zemlje. Saturnov ekvatorski promjer iznosi nešto više od 120 500 km, a polarni promjer nešto više od 108 600 km. To je razlika od gotovo 12 tisuća km!
Neke su zvijezde čak i ekstremnije. Sjajna zvijezda Altair jedna je takva neobičnost. Rotira se jednom svakih 9 sati. Toliko je brz da je njegov ekvatorijalni promjer 25% veći od udaljenosti između polova!
Jednostavno rečeno, razlog zašto su veliki astronomski objekti sferični (ili gotovo sferični) je taj što su dovoljno masivni da njihova gravitacijska sila može nadvladati snagu materijala od kojeg su napravljeni.
Pročitajte također:
- Otkrivena je nova vrsta supernove: to je kombinacija umiruće zvijezde i njezinog pratioca
- Niti zvijezda niti planet: znanstvenici su otkrili čudnog smeđeg patuljka u Mliječnoj stazi