เมื่อเราดูที่ระบบสุริยะ เราจะเห็นวัตถุทุกขนาด ตั้งแต่เม็ดฝุ่นเล็กๆ ไปจนถึงดาวเคราะห์ยักษ์และดวงอาทิตย์ ลักษณะทั่วไปของวัตถุเหล่านี้คือวัตถุขนาดใหญ่ (มากหรือน้อย) ทรงกลม และวัตถุขนาดเล็กมีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ แต่ทำไม?
คำตอบสำหรับคำถามที่ว่าทำไมวัตถุขนาดใหญ่ถึงกลมนั้นมาจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วง แรงดึงดูดจากแรงโน้มถ่วงของวัตถุจะพุ่งตรงไปยังจุดศูนย์กลางมวลเสมอ ยิ่งวัตถุมีขนาดใหญ่เท่าใด วัตถุก็จะยิ่งมีมวลมากขึ้นเท่านั้น และแรงโน้มถ่วงของมันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
สำหรับวัตถุแข็ง แรงนี้จะต่อต้านแรงของวัตถุเอง ตัวอย่างเช่น แรงที่ลดลงที่คุณรู้สึกได้เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกไม่ได้ดึงคุณเข้าหาศูนย์กลางของโลก เนื่องจากพื้นดินกำลังผลักคุณให้ถอยกลับ ซึ่งเป็นแรงที่มากเกินไปที่จะทำให้คุณตกลงไป
อย่างไรก็ตาม พลังของโลกก็มีขีดจำกัด ลองนึกภาพภูเขาขนาดใหญ่ เช่น ยอดเขาเอเวอเรสต์ ที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เมื่อแผ่นเปลือกโลกชนกัน เมื่อเอเวอเรสต์สูงขึ้นเรื่อยๆ น้ำหนักของเธอก็เพิ่มขึ้นจนเธอเริ่มลดลง น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นจะผลักภูเขาลงไปที่ชั้นเสื้อคลุมของโลก ซึ่งจะจำกัดความสูงของมัน
หากโลกประกอบด้วยมหาสมุทรเอเวอเรสต์ก็จะจมลงไปที่ศูนย์กลางของโลก (แทนที่น้ำทั้งหมดที่ไหลผ่าน) พื้นที่ใดก็ตามที่มีน้ำมากจะจมลงใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโลก บริเวณที่น้ำมีน้อยมากจะเต็มไปด้วยน้ำที่บีบออกมาจากที่อื่น ทำให้โลกและมหาสมุทรในจินตนาการกลายเป็นทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ
แต่ประเด็นคือ แรงโน้มถ่วงนั้นอ่อนแออย่างน่าประหลาดใจจริงๆ วัตถุต้องมีขนาดใหญ่มากก่อนจึงจะสามารถใช้แรงโน้มถ่วงมากพอเพื่อเอาชนะความแข็งแรงของวัสดุที่ทำขึ้นได้ ดังนั้นวัตถุแข็งขนาดเล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลางเมตรหรือกิโลเมตร) จึงมีแรงดึงดูดที่ต่ำเกินไปที่จะได้รูปทรงกลม
เมื่อวัตถุมีขนาดใหญ่พอที่แรงโน้มถ่วงจะชนะ - เอาชนะแรงของวัสดุที่ทำขึ้น - มันจะดึงวัสดุทั้งหมดของวัตถุให้เป็นทรงกลม ส่วนของวัตถุที่สูงเกินไปจะถูกดึงลงมา แทนที่วัสดุที่อยู่ด้านล่าง ทำให้ส่วนที่ต่ำเกินไปที่จะผลักออก
เมื่อได้รูปทรงกลมแล้ว เราบอกว่าวัตถุนั้นอยู่ใน "สมดุลอุทกสถิต" แต่วัตถุจะต้องมีพลังมากเพียงใดจึงจะบรรลุสมดุลอุทกสถิตได้? ขึ้นอยู่กับว่ามันทำมาจากอะไร วัตถุที่ประกอบด้วยน้ำของเหลวเท่านั้นที่สามารถรับมือกับงานนี้ได้ เนื่องจากในความเป็นจริงไม่มีแรง - โมเลกุลของน้ำเคลื่อนที่ได้ง่าย
ในขณะเดียวกัน วัตถุที่ทำจากเหล็กบริสุทธิ์จะต้องมีขนาดใหญ่กว่ามากสำหรับแรงโน้มถ่วงของมันเพื่อเอาชนะแรงภายในของเหล็ก ในระบบสุริยะ เส้นผ่านศูนย์กลางธรณีประตูที่จำเป็นสำหรับวัตถุน้ำแข็งที่จะกลายเป็นทรงกลมคืออย่างน้อย 400 กม. และสำหรับวัตถุที่ประกอบด้วยวัสดุที่แข็งแกร่งกว่าเป็นหลัก ธรณีประตูนี้ยิ่งใหญ่กว่า Mimas ดวงจันทร์ของดาวเสาร์มีรูปร่างเป็นทรงกลมและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 396 กม. ปัจจุบันเป็นวัตถุที่เล็กที่สุดที่เรารู้จักซึ่งมีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์เหล่านี้
แต่ทุกอย่างจะซับซ้อนมากขึ้นถ้าคุณจำได้ว่าวัตถุทั้งหมดมีแนวโน้มที่จะหมุนหรือเคลื่อนที่ในอวกาศ หากวัตถุหมุนอยู่ ตำแหน่งที่เส้นศูนย์สูตร (จุดกึ่งกลางระหว่างสองขั้ว) จะเกิดแรงดึงดูดน้อยกว่าตำแหน่งใกล้กับเสาเล็กน้อย
เป็นผลให้รูปร่างทรงกลมสมบูรณ์ที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในสมดุลอุทกสถิตเปลี่ยนไปเป็นสิ่งที่เรียกว่า "ทรงกลมแบน" - เมื่อวัตถุอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรกว้างกว่าที่ขั้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สิ่งนี้เป็นจริงสำหรับโลกของเรา ยิ่งวัตถุหมุนเร็วในอวกาศ เอฟเฟกต์นี้จะยิ่งน่าทึ่ง ดาวเสาร์ซึ่งมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ จะหมุนรอบแกนของมันทุก ๆ สิบชั่วโมงครึ่ง (เทียบกับวัฏจักร 24 ชั่วโมงที่ช้ากว่าของโลก) เป็นผลให้มีทรงกลมน้อยกว่าโลกมาก เส้นศูนย์สูตรของดาวเสาร์มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 120 กม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลางขั้วมากกว่า 500 กม. นี่คือความแตกต่างเกือบ 108 กม.!
ดาวบางดวงมีความสุดโต่งมากกว่า ดวงดาวที่สว่างไสว Altair นั้นเป็นสิ่งแปลกประหลาดอย่างหนึ่ง มันหมุนทุกๆ 9 ชั่วโมงหรือมากกว่านั้น มันเร็วมากจนเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นศูนย์สูตรมากกว่าระยะห่างระหว่างขั้วถึง 25%!
พูดง่ายๆ ก็คือ เหตุผลที่วัตถุทางดาราศาสตร์ขนาดใหญ่มีลักษณะเป็นทรงกลม (หรือเกือบเป็นทรงกลม) ก็เพราะว่าวัตถุเหล่านี้มีมวลมากพอที่แรงดึงดูดของพวกมันจะสามารถเอาชนะความแข็งแรงของวัสดุที่ทำขึ้นได้
อ่าน:
- มีการค้นพบซุปเปอร์โนวารูปแบบใหม่: มันคือการรวมกันของดาวที่กำลังจะตายและสหายของมัน
- ทั้งดาวและดาวเคราะห์: นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบดาวแคระน้ำตาลประหลาดในทางช้างเผือก