כאשר אנו מסתכלים על מערכת השמש, אנו רואים עצמים בכל הגדלים, מגרגרי אבק זעירים ועד כוכבי לכת ענקיים והשמש. מאפיין נפוץ של חפצים אלה הוא שעצמים גדולים הם (פחות או יותר) עגולים, וחפצים קטנים הם בצורתם לא סדירה. אבל למה?
התשובה לשאלה מדוע עצמים גדולים הם עגולים מסתכמת בהשפעת כוח הכבידה. משיכה כבידה של עצם מכוונת תמיד למרכז המסה שלו. ככל שהעצם גדול יותר, כך הוא מסיבי יותר וכוח הכבידה שלו גדול יותר.
עבור עצמים מוצקים, כוח זה מתנגד לכוחו של החפץ עצמו. לדוגמה, הכוח כלפי מטה שאתה מרגיש עקב כוח המשיכה של כדור הארץ אינו מושך אותך לכיוון מרכז כדור הארץ. הסיבה לכך היא שהקרקע דוחפת אותך בחזרה למעלה - כוח גדול מכדי לאפשר לך ליפול דרכה.
עם זאת, לכוחו של כדור הארץ יש גבולות. תארו לעצמכם הר ענק, כמו הר האוורסט, שהולך וגדל ככל שהלוחות של כוכב הלכת מתנגשים זה בזה. ככל שהאוורסט עולה יותר ויותר, משקלה גדל עד כדי כך שהיא מתחילה לצנוח. המשקל הנוסף ידחוף את ההר למטה לתוך מעטפת כדור הארץ, יגביל את גובהו.
אם כדור הארץ היה מורכב כולו מאוקיינוס, האוורסט פשוט היה שוקע עד למרכז כדור הארץ (מעוקר את כל המים שהוא עובר דרכם). כל אזור שבו מים היו בשפע מאוד היו שוקעים כלפי מטה בהשפעת כוח המשיכה של כדור הארץ. אזורים שבהם המים היו נדירים ביותר יתמלאו במים שנדחקו ממקום אחר, מה שהופך את האוקיינוס כדור הארץ הדמיוני לאוקיינוס כדורי לחלוטין.
אבל העניין הוא שכוח המשיכה הוא למעשה חלש באופן מפתיע. חפץ חייב להיות גדול מאוד לפני שהוא יכול להפעיל כוח משיכה חזק מספיק כדי להתגבר על חוזק החומר ממנו הוא עשוי. לכן, לעצמים מוצקים קטנים (מטרים או קילומטרים בקוטר) יש משיכה כבידה חלשה מכדי לקבל צורה כדורית.
כאשר עצם הופך להיות גדול מספיק כדי שהכבידה מנצחת - יתגבר על כוח החומר ממנו הוא עשוי - הוא יטה למשוך את כל החומר של האובייקט לצורה כדורית. חלקים מהאובייקט גבוהים מדי ייגררו כלפי מטה, ויעירו את החומר מתחתיהם, מה שיגרום לחלקים נמוכים מדי להידחף החוצה.
כאשר הצורה הכדורית מושגת, אנו אומרים שהאובייקט נמצא ב"שיווי משקל הידרוסטטי". אבל כמה חזק צריך להיות האובייקט כדי להשיג שיווי משקל הידרוסטטי? זה תלוי ממה הוא עשוי. חפץ המורכב רק ממים נוזליים יכול להתמודד בקלות עם משימה זו, מכיוון שלמעשה אין לו כוח - מולקולות מים מזיזות בקלות.
בינתיים, חפץ העשוי מברזל טהור יצטרך להיות הרבה יותר מסיבי כדי שכוח המשיכה שלו יתגבר על הכוח הפנימי של הברזל. במערכת השמש, קוטר הסף הדרוש לעצם קפוא להפוך לכדורי הוא לפחות 400 ק"מ, ולעצמים המורכבים בעיקר מחומר חזק יותר, סף זה גדול אף יותר. לירח של שבתאי מימאס יש צורה כדורית וקוטר של 396 ק"מ. נכון לעכשיו, החפץ הקטן ביותר המוכר לנו יכול לעמוד בקריטריונים הללו.
אבל הכל הופך מסובך יותר אם אתה זוכר שלכל העצמים יש נטייה להסתובב או לנוע בחלל. אם עצם מסתובב, מיקומים בקו המשווה שלו (הנקודה באמצע הדרך בין שני הקטבים) חווים מעט פחות כוח משיכה מאשר מיקומים ליד הקטבים.
כתוצאה מכך, הצורה הכדורית המושלמת שהייתה צפויה בשיווי משקל הידרוסטטי עוברת למה שמכונה "כדור שטוח" - כאשר עצם רחב יותר בקו המשווה מאשר בקטבים, בפרט, זה נכון לגבי כדור הארץ שלנו. ככל שהאובייקט מסתובב מהר יותר בחלל, כך אפקט זה דרמטי יותר. שבתאי, שצפוף פחות ממים, מסתובב על צירו כל עשר וחצי שעות (בהשוואה למחזור האיטי יותר של 24 שעות של כדור הארץ). כתוצאה מכך, הוא הרבה פחות כדורי מכדור הארץ. קוטרו המשווני של שבתאי הוא קצת יותר מ-120 ק"מ, וקוטר הקוטב שלו הוא קצת יותר מ-500 ק"מ. מדובר בהפרש של כמעט 108 אלף ק"מ!
יש כוכבים שהם אפילו יותר קיצוניים. הכוכב הבהיר אלטאיר הוא מוזרות כזו. זה מסתובב פעם ב-9 שעות בערך. הוא כל כך מהיר שהקוטר המשווני שלו גדול ב-25% מהמרחק בין הקטבים!
במילים פשוטות, הסיבה שעצמים אסטרונומיים גדולים הם כדוריים (או כמעט כדוריים) היא בגלל שהם מסיביים מספיק כדי שמשיכה הכבידה שלהם יכולה להתגבר על חוזק החומר ממנו הם עשויים.
קרא גם:
- סוג חדש של סופרנובה התגלה: הוא שילוב של כוכב גוסס ובן לוויה שלו
- לא כוכב ולא כוכב לכת: מדענים גילו ננס חום מוזר בשביל החלב