Почему планеты круглые: научное объяснение формы небесных тел
Планеты круглые потому, что гравитация направлена к центру масс с одинаковой силой со всех сторон. Под действием этой силы вещество перераспределяется так, чтобы расстояние от поверхности до центра выравнивалось по всем направлениям. В итоге небесное тело принимает форму, близкую к шару.
Гравитация и гидростатическое равновесие
Каждый фрагмент вещества, из которого состоит планета, притягивается ко всем остальным фрагментам. Суммарная сила направлена к общему центру масс. Если на поверхности тела есть выступ, гравитация создаёт давление, под которым горная порода постепенно деформируется и оседает. Это состояние называется гидростатическим равновесием: поверхность принимает форму, при которой давление в каждой точке направлено строго к центру, и никакой участок не «выпирает» сильнее допустимого.
Международный астрономический союз использует гидростатическое равновесие как один из критериев планеты: тело должно быть достаточно массивным, чтобы его гравитация обеспечила округлую форму. Этот порог составляет примерно 5 на 10 в 20-й степени кг. Тела меньшей массы остаются неправильными: астероиды и мелкие спутники имеют вытянутую или угловатую форму, потому что их гравитация слишком слаба для перераспределения породы.
Почему планеты не идеальные шары
Вращение вносит поправку в идеальную шаровую форму. Центробежная сила, возникающая при вращении, действует в экваториальной плоскости и «раздувает» планету по экватору. Земля сплюснута у полюсов: её полярный радиус составляет 6357 км, а экваториальный: 6378 км, разница около 21 км. Сатурн вращается гораздо быстрее Земли и сплюснут значительно сильнее: его экваториальный радиус превышает полярный примерно на 10%.
Ещё одна причина отклонения от идеального шара: неоднородность внутреннего строения. Земная кора имеет разную толщину на континентах и в океанских впадинах, а распределение плотных горных пород неравномерно. Поэтому форму Земли точнее описывает геоид: фигура, совпадающая с уровнем поверхности Мирового океана в условиях его полного покоя.
При каких условиях тело становится круглым
Скала или глыба льда остаётся угловатой, потому что прочность материала превышает гравитационное давление. Для каменных тел порог округления наступает примерно при диаметре от 400 до 600 км: при таком размере давление в глубинных слоях превышает предел прочности горных пород и заставляет их течь, как пластилин при нагреве. Ледяные тела округляются при меньших размерах: уже от 200 км в диаметре, поскольку лёд менее жёсткий, чем силикатная порода.
Таким образом, круглая форма планет: не случайность и не удобное допущение, а физическая необходимость, диктуемая гравитацией. Именно поэтому все объекты Солнечной системы, набравшие достаточную массу, будь то газовые гиганты или каменные планеты, неизбежно приближаются к форме шара.
