Это то, что мы воспринимаем как должное. Розы красные, а планеты сферические. Просто все так, правда? В конце концов, создание моделей солнечных систем было бы намного сложнее, если бы вместо использования маленьких пенопластов нам пришлось сделать кучу моделей планет в форме икосаэдра .
Но задумывались ли вы, почему планеты так выглядят? Почему они в основном сферические, а не, скажем, цилиндрические или кубические?
Мы должны начать это обсуждение с того, что назовем вещи своими именами. Ни одна из планет нашей солнечной системы не является идеальной сферой, как и наше Солнце . Все эти тела можно было бы более точно описать как «сплюснутые сфероиды». Объекты этой формы слегка выпуклые посередине. Если позаимствовать аналогию у астронома Фила Плэйта, они выглядят как баскетбольный мяч, на котором кто-то сидит.
Технически говоря, у небесного тела в форме сплющенного сфероида полярная окружность будет меньше экваториальной. Итак, здесь, на Земле, если бы вы отправились с Северного полюса на Южный и обратно, вы бы прошли в общей сложности 24 812 миль (39 931 км). С другой стороны, полное путешествие вокруг экватора будет немного дольше. Это потому, что окружность экватора Земли составляет 24 900 миль (40 070 километров). Таким образом, когда вы стоите на уровне моря на экваторе, вы находитесь дальше от центра нашей планеты, чем на любом из полюсов.
На некоторых других планетах эта выпуклость еще более выражена. Вы только посмотрите на Юпитер . Земля на экваторе всего на 0,3 процента шире, чем от полюса до полюса. Но измерения Юпитера демонстрируют гораздо большее несоответствие. Действительно, астрономы обнаружили, что эта планета больших размеров на экваторе на целых 7 процентов шире, чем между полюсами.
Форма сплющенного сфероида является результатом двух основных факторов: силы тяжести и вращения. Трой Карпентер, директор обсерватории Голдендейл в штате Вашингтон, недавно обсудил с нами этот вопрос по электронной почте. «Все, что имеет массу, испытывает гравитацию, и гравитация пытается раздавить объект внутрь во всех направлениях», - объясняет Карпентер.
Это потому, что все объекты испытывают самогравитацию, силу, которая притягивает их атомы к общему центру. С увеличением массы объекта увеличивается и его гравитационное притяжение. После того, как он превышает определенную массу, притяжение становится непреодолимым до такой степени, что объект схлопывается сам на себя и становится сферическим. Маленькие предметы - например, банан или гаечный ключ - могут противостоять этой участи, потому что их самогравитация относительно мала, что позволяет им сохранять несфероидальные формы. Однако в планетах, солнцах и других действительно массивных телах сила настолько велика, что они не могут избежать искажения в сфероиды.
«Но гравитация - это еще не все», - говорит Карпентер. В то время как гравитация пытается придать планетам сферическую форму, скорость их вращения одновременно пытается их сгладить. Чем быстрее вращается небесное тело, тем более непропорциональной становится его экваториальная выпуклость. «Вот почему в нашей солнечной системе нет идеальных сфер ... только сплюснутые сфероиды», - говорит нам Карпентер. «Солнце - почти идеальная сфера из-за его огромной силы тяжести и относительно низкой скорости вращения, составляющей 25 дней. Значительный процент звезд в небе вращается намного быстрее и заметно выпирает на экваторах».
Одна из таких звезд - Альтаир. Расположенный всего в 16,8 световых годах от нашей родной планеты, это один из самых ярких объектов в ночном небе. Альтаир также отличается очень, очень быстрым вращением и совершает полный оборот вокруг своей оси каждые 10,4 земных часа . Соответственно, по оценкам астрономов, Альтаир на экваторе как минимум на 14 процентов шире, чем от полюса к полюсу. Скорость вращения также объясняет выпуклость Юпитера. В конце концов, день на этом газовом гиганте длится 9,9 земных часа .
Другие силы также действуют на звезды и планеты, изменяя их форму. Хотя Земля представляет собой сплюснутый сфероид, он определенно не идеален . Гравитационное притяжение Солнца и Луны в определенной степени влияет на форму планеты. В этом отношении, как и собственная тектоника плит Земли. Следовательно, масса нашего домашнего мира распределена неравномерно - на самом деле, она довольно комковатая .
Тем не менее, он выглядит намного круглее, чем Юпитер ( и Сатурн ). В свою очередь, планеты в нашей Вселенной кажутся более сферическими, чем некоторые из их лун. У Марса, например, есть два небольших спутника, ни один из которых не обладает собственной гравитацией, чтобы его можно было втянуть в сплюснутый сфероид. Вместо этого их внешний вид часто описывают как картофельные .
В заключение мы скажем следующее о нашей родной планете: она может быть не безупречной, но, по крайней мере, это место довольно хорошо продумано.
ЭТО ИНТЕРЕСНО
Во франшизе комиксов DC о Супермене печально известный персонаж Бизарро родом с небесного тела под названием Htrae. Эта планета, также известная как «Мир причудливых» (см. Рисунок), имеет форму гигантского куба. По словам профессора физики и поклонника комиксов Джеймса Какалиоса, такое место, как Htrae, должно быть крошечным в реальной жизни. «[Среднее] расстояние от центра планеты Бисарро до одной из ее граней не может превышать 300 миль (483 км), если она не деформируется в сферу», - пишет Какалиос в своей книге « Физика планеты» . Супергерои ". Для сравнения, штат Техас составляет более 770 миль (1239 километров) с востока на запад. При таких ничтожных размерах у Htrae не хватило бы гравитационного притяжения для поддержания собственной атмосферы.
