Når vi ser på solsystemet, ser vi objekter i alle størrelser, fra små støvkorn til gigantiske planeter og Solen. Et fællestræk ved disse genstande er, at store genstande er (mere eller mindre) runde, og små genstande har en uregelmæssig form. Men hvorfor?
Svaret på spørgsmålet om, hvorfor store genstande er runde, kommer ned til tyngdekraftens indflydelse. Gravitationstiltrækningen af et objekt er altid rettet mod midten af dets masse. Jo større objektet er, jo mere massivt er det og jo større tyngdekraft.
For faste genstande modarbejder denne kraft selve genstandens kraft. For eksempel trækker den nedadgående kraft, du føler på grund af Jordens tyngdekraft, dig ikke mod Jordens centrum. Det er fordi jorden skubber dig op igen - en kraft for stor til at du kan falde igennem den.
Jordens magt har dog sine grænser. Forestil dig et kæmpe bjerg, såsom Mount Everest, der bliver større og større i takt med at planetens plader kolliderer med hinanden. Efterhånden som Everest bliver højere og højere, stiger hendes vægt i en sådan grad, at hun begynder at synke. Den ekstra vægt vil skubbe bjerget ned i jordens kappe, hvilket begrænser dets højde.
Hvis Jorden udelukkende bestod af hav, ville Everest simpelthen synke ned til Jordens centrum (og fortrænge alt det vand, den passerer igennem). Ethvert område, hvor der var ekstremt rigeligt vand, ville synke nedad under påvirkning af Jordens tyngdekraft. Områder, hvor der var ekstremt knapt med vand, ville blive fyldt op med vand presset ud fra andre steder, hvilket gjorde det imaginære jordhav til et perfekt sfærisk.
Men sagen er, at tyngdekraften faktisk er overraskende svag. En genstand skal være meget stor, før den kan udøve en stærk nok tyngdekraft til at overvinde styrken af materialet, den er lavet af. Derfor har små faste genstande (meter eller kilometer i diameter) for svag tyngdekraft til at få en sfærisk form.
Når et objekt bliver stort nok til, at tyngdekraften vinder – overvinder kraften fra det materiale, det er lavet af – vil det have en tendens til at trække alt objektets materiale til en kugleformet form. Dele af genstanden, der er for høje, vil blive trukket ned, hvilket forskyder materialet under dem, hvilket medfører, at dele, der er for lave, bliver skubbet ud.
Når den sfæriske form er opnået, siger vi, at objektet er i "hydrostatisk ligevægt". Men hvor kraftig skal formålet være for at opnå hydrostatisk ligevægt? Det kommer an på hvad det er lavet af. En genstand, der kun består af flydende vand, kan nemt klare denne opgave, da den faktisk ikke har nogen kraft - vandmolekyler flyttes let.
I mellemtiden skal en genstand lavet af rent jern være meget mere massiv for at dens tyngdekraft kan overvinde jernets indre kraft. I solsystemet er tærskeldiameteren, der er nødvendig for, at en iskolt genstand kan blive kugleformet, mindst 400 km, og for objekter, der hovedsageligt består af stærkere materiale, er denne tærskel endnu større. Saturns måne Mimas har en sfærisk form og en diameter på 396 km. I øjeblikket er det den mindste genstand, vi kender, som kan opfylde disse kriterier.
Men alt bliver mere kompliceret, hvis du husker, at alle objekter har en tendens til at rotere eller bevæge sig i rummet. Hvis et objekt roterer, oplever steder ved dets ækvator (punktet halvvejs mellem de to poler) lidt mindre tyngdekraft end steder i nærheden af polerne.
Som følge heraf skifter den perfekt sfæriske form, der ville forventes i hydrostatisk ligevægt, til det, der er kendt som en "fladet sfæroid" - når et objekt er bredere ved ækvator end ved polerne, er dette især sandt for vores Jord. Jo hurtigere objektet roterer i rummet, jo mere dramatisk er denne effekt. Saturn, som er mindre tæt end vand, roterer om sin akse hver tiende og en halv time (sammenlignet med Jordens langsommere 24-timers cyklus). Som et resultat er det meget mindre sfærisk end Jorden. Saturns ækvatoriale diameter er lidt over 120 km, og dens polardiameter er lidt over 500 km. Dette er en forskel på næsten 108 tusinde km!
Nogle stjerner er endnu mere ekstreme. Den klare stjerne Altair er en sådan særhed. Den roterer en gang hver 9. time eller deromkring. Den er så hurtig, at dens ækvatoriale diameter er 25 % større end afstanden mellem polerne!
Kort sagt, grunden til, at store astronomiske objekter er sfæriske (eller næsten sfæriske) er, at de er massive nok til, at deres tyngdekraft kan overvinde styrken af det materiale, de er lavet af.
Læs også:
- En ny type supernova er blevet opdaget: den er en kombination af en døende stjerne og dens ledsager
- Hverken en stjerne eller en planet: Forskere har opdaget en mærkelig brun dværg i Mælkevejen