Keď sa pozrieme na Slnečnú sústavu, vidíme objekty všetkých veľkostí, od drobných zrniek prachu až po obrovské planéty a Slnko. Spoločným znakom týchto predmetov je, že veľké predmety sú (viac-menej) okrúhle a malé predmety nepravidelného tvaru. Ale prečo?
Odpoveď na otázku, prečo sú veľké objekty okrúhle, spočíva v vplyve gravitácie. Gravitačná príťažlivosť objektu je vždy nasmerovaná do stredu jeho hmoty. Čím väčší je objekt, tým je masívnejší a tým väčšia je jeho gravitačná sila.
V prípade pevných predmetov táto sila pôsobí proti sile samotného predmetu. Napríklad sila smerom nadol, ktorú pociťujete v dôsledku zemskej gravitácie, vás neťahá smerom k stredu Zeme. Je to preto, že zem vás tlačí späť nahor – sila je príliš veľká na to, aby ste cez ňu prepadli.
Sila Zeme má však svoje hranice. Predstavte si obrovskú horu, ako je Mount Everest, ktorá sa zväčšuje a zväčšuje, keď sa dosky planéty navzájom zrážajú. Ako sa Everest dostáva vyššie a vyššie, jej hmotnosť sa zvyšuje do takej miery, že začína klesať. Dodatočná hmotnosť stlačí horu dole do zemského plášťa, čím sa obmedzí jej výška.
Ak by Zem pozostávala výlučne z oceánu, Everest by jednoducho klesol do samého stredu Zeme (vytlačil by všetku vodu, ktorou prechádza). Akékoľvek oblasti, kde bolo mimoriadne veľa vody, by klesali pod vplyvom zemskej gravitácie. Oblasti, kde bola voda extrémne vzácna, by sa naplnili vodou vytlačenou odinakiaľ, čím by sa imaginárny Zemský oceán stal dokonale guľovitým.
Ide však o to, že gravitácia je v skutočnosti prekvapivo slabá. Objekt musí byť veľmi veľký, aby mohol vyvinúť dostatočne silnú gravitačnú silu, aby prekonal silu materiálu, z ktorého je vyrobený. Preto majú malé pevné objekty (v priemere metre alebo kilometre) príliš slabú gravitačnú príťažlivosť na to, aby nadobudli guľový tvar.
Keď sa objekt stane dostatočne veľkým, že zvíťazí gravitácia – prekoná silu materiálu, z ktorého je vyrobený – bude mať tendenciu stiahnuť všetok materiál objektu do guľového tvaru. Časti predmetu, ktoré sú príliš vysoké, budú stiahnuté dole, čím sa materiál pod nimi posunie, čo spôsobí, že časti, ktoré sú príliš nízke, budú vytlačené.
Po dosiahnutí guľového tvaru hovoríme, že objekt je v „hydrostatickej rovnováhe“. Ale aký silný musí byť objekt, aby dosiahol hydrostatickú rovnováhu? Záleží na tom, z čoho je vyrobený. Predmet pozostávajúci iba z tekutej vody sa s touto úlohou ľahko vyrovná, pretože v skutočnosti nemá žiadnu silu - molekuly vody sa ľahko pohybujú.
Medzitým by objekt vyrobený z čistého železa musel byť oveľa masívnejší, aby jeho gravitácia prekonala vnútornú silu železa. V Slnečnej sústave je prahový priemer potrebný na to, aby sa ľadový objekt stal sférickým, najmenej 400 km a pre objekty pozostávajúce prevažne z pevnejšieho materiálu je tento prah ešte väčší. Saturnov mesiac Mimas má guľový tvar a priemer 396 km. V súčasnosti je to najmenší objekt, ktorý poznáme, ktorý tieto kritériá spĺňa.
Všetko sa však skomplikuje, ak si zapamätáte, že všetky objekty majú tendenciu rotovať alebo sa pohybovať v priestore. Ak sa objekt otáča, miesta na jeho rovníku (bod v polovici medzi dvoma pólmi) zažívajú o niečo menšiu gravitáciu ako miesta v blízkosti pólov.
Výsledkom je, že dokonale guľový tvar, ktorý by sa dal očakávať v hydrostatickej rovnováhe, sa posúva na to, čo je známe ako "sploštený sféroid" - keď je objekt širší na rovníku ako na póloch, to platí najmä pre našu Zem. Čím rýchlejšie sa objekt otáča v priestore, tým dramatickejší je tento efekt. Saturn, ktorý má menšiu hustotu ako voda, sa otáča okolo svojej osi každých desať a pol hodiny (v porovnaní s pomalším 24-hodinovým cyklom Zeme). V dôsledku toho je oveľa menej sférický ako Zem. Rovníkový priemer Saturnu je niečo vyše 120 500 km a jeho polárny priemer je niečo vyše 108 600 km. To je rozdiel takmer 12 tisíc km!
Niektoré hviezdy sú ešte extrémnejšie. Jasná hviezda Altair je jednou takou zvláštnosťou. Otočí sa raz za približne 9 hodín. Je taký rýchly, že jeho rovníkový priemer je o 25 % väčší ako vzdialenosť medzi pólmi!
Jednoducho povedané, dôvod, prečo sú veľké astronomické objekty sférické (alebo takmer sférické), je ten, že sú dostatočne masívne na to, aby ich gravitačná sila prekonala silu materiálu, z ktorého sú vyrobené.
Prečítajte si tiež:
- Bol objavený nový typ supernovy: ide o kombináciu umierajúcej hviezdy a jej spoločníka
- Ani hviezda, ani planéta: vedci objavili v Mliečnej dráhe zvláštneho hnedého trpaslíka