Dlaczego w kosmosie wszystko jest okrągłe? Zagadka kształtu planet i księżyców

Zacznijmy od tego, co to znaczy kulisty. Nie oznacza to, że planety i księżyce są idealnymi kulami, bez żadnych nierówności czy odchyłek. Wręcz przeciwnie, każda planeta i księżyc ma swoją indywidualną budowę, strukturę i historię, która wpływa na jej wygląd.

Na przykład, Ziemia jest spłaszczona przy biegunach i wybrzuszona na równiku, co wynika z jej obrotu wokół własnej osi. Księżyc ma liczne kratery i góry, które są śladami uderzeń planetoid i innych obiektów. Jednak mimo tych różnic, planety i księżyce mają wspólną cechę: ich kształt jest zbliżony do kulistego. Kulami są też gwiazdy. Dlaczego tak się dzieje?

Kluczem do odpowiedzi jest grawitacja. Grawitacja to siła, która przyciąga wszystkie masy do siebie. Im większa jest masa, tym większa jest siła grawitacji. Grawitacja działa we wszystkich kierunkach, więc jeśli mamy dużą masę, która nie jest związana z inną siłą, to grawitacja będzie dążyła do uformowania jej w kształt kulisty. Taki kształt jest najbardziej stabilny.

Więcej ciekawostek o kosmosie znajdziesz na Spider`s Web:

Oczywiście, nie wszystkie masy są wystarczająco duże, aby grawitacja mogła je ukształtować w kule. Na przykład, planetoidy i komety są zbyt małe i zbyt luźne, aby grawitacja mogła je skompresować i zaokrąglić. Dlatego mają one nieregularne kształty, często przypominające ziemniaki lub orzechy. Takie obiekty nie mogą być nazywane planetami.

Jak duża musi być masa, aby grawitacja mogła uformować ją w kształt kulisty? Nie ma jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie, ponieważ zależy to także od innych czynników, takich jak temperatura, ciśnienie, skład chemiczny, historia geologiczna i obecność innych sił. Jednak można przyjąć, że granica ta leży gdzieś między 200 a 400 km średnicy. Poniżej tej granicy, większość obiektów ma nieregularne kształty, a powyżej tej granicy, większość obiektów ma kształty zbliżone do kulistych. Oczywiście, są wyjątki od tej reguły, na przykład, niektóre małe księżyce Saturna, takie jak Mimas czy Enceladus, mają kształt kulisty, ponieważ są poddawane silnym siłom pływowym ze strony planety, które rozgrzewają i rozciągają ich wnętrze.

Wiemy już, że grawitacja jest główną siłą, która kształtuje planety i księżyce. Ale jak dokładnie to się dzieje? Aby to zrozumieć, musimy spojrzeć na wnętrze tych ciał niebieskich. Większość planet i księżyców składa się z kilku warstw, które różnią się gęstością i składem. Na zewnątrz jest skorupa, czyli cienka, sztywna warstwa skał, która tworzy powierzchnię. Pod skorupą jest płaszcz, czyli gruba, plastyczna warstwa skał, która przepływa pod wpływem ciepła i ciśnienia. Na samym środku jest jądro, czyli najgęstsza i najcięższa warstwa, zwykle złożona z metali, takich jak żelazo i nikiel.

Jak powstały te warstwy? Otóż kiedy planety i księżyce się formowały, były one gorące i płynne. Wtedy grawitacja sprawiła, że cięższe elementy opadały ku środkowi, a lżejsze wypływały na zewnątrz. Ten proces nazywa się dyferencjacją grawitacyjną i jest odpowiedzialny za uformowanie jądra, płaszcza i skorupy. Jednak nie wszystkie planety i księżyce przeszły pełną dyferencjację. Niektóre z nich były zbyt małe lub zbyt zimne, aby ciepło mogło się wydostać z ich wnętrza. Dlatego mają one mniej wyraźne warstwy lub są zbudowane z jednorodnego materiału.

Poza dyferencjacją grawitacyjną istnieją inne procesy, które wpływają na kształt planet i księżyców. Na przykład, obroty wokół własnej osi powodują siłę odśrodkową, która działa przeciwnie do grawitacji i deformuje kształt ciała. Im szybciej się obraca, tym bardziej jest spłaszczony. Innym przykładem są siły pływowe, które występują, gdy ciało jest poddane nierównomiernemu polu grawitacyjnemu innego ciała. Siły te rozciągają i ściskają ciało, zmieniając jego kształt i generując ciepło. Im bliżej są ciała, tym silniejsze są siły pływowe. Przykładem ciała silnie poddanego siłom pływowym jest Io, księżyc Jowisza, który ma aktywne wulkany i góry.

Podsumowując, planety i księżyce mają kształt (prawie) kulisty, ponieważ ich własna grawitacja dąży do uformowania ich w najbardziej stabilny i energetycznie korzystny kształt. Jednak grawitacja nie jest jedyną siłą, która wpływa na kształt tych ciał. Inne siły, takie jak obroty, siły pływowe, ciepło, ciśnienie, skład chemiczny i historia geologiczna, również mają znaczenie. Dlatego każda planeta i księżyc jest niepowtarzalna i fascynująca.