A Naprendszer gyönyörű látvány. Négy földi bolygója, négy gázóriása, számos jégből és kőzetből álló kisbolygója, valamint számtalan holdja és kisebb objektuma között egyszerűen nincs hiány tanulmányozható és lenyűgöző dolgokból. Ha ehhez hozzávesszük a Napunkat, az aszteroidaövünket, a Kuiper-övünket és a sok üstököst, akkor máris elég dolgunk van ahhoz, hogy életünk végéig lefoglaljuk magunkat.
De miért is van az, hogy a Naprendszer nagyobb testei pontosan kerekek? Akár a Titánhoz hasonló holdakról, akár a Naprendszer legnagyobb bolygójáról (Jupiter) beszélünk, a nagy csillagászati testek látszólag a gömb alakot (bár nem tökéleteset) részesítik előnyben. A kérdésre adott válasznak köze van a gravitáció működéséhez, arról nem is beszélve, hogyan jött létre a Naprendszer.
Keletkezés:
A csillag- és bolygókeletkezés legszélesebb körben elfogadott modellje – más néven ködhipotézis – szerint Naprendszerünk kavargó por- és gázfelhőként (azaz ködként) kezdődött. Ezen elmélet szerint körülbelül 4,57 milliárd évvel ezelőtt történt valami, ami miatt a felhő összeomlott. Ez lehetett egy elhaladó csillag, vagy egy szupernóva lökéshullámainak az eredménye, de a végeredmény egy gravitációs összeomlás volt a felhő középpontjában.
Az összeomlás következtében a por- és gázzsebek sűrűbb régiókba kezdtek összegyűlni. Ahogy a sűrűbb régiók egyre több anyagot húztak magukba, a lendület megőrzése miatt elkezdtek forogni, miközben a növekvő nyomás miatt felmelegedtek. Az anyag nagy része a középpontban egy gömbbe tömörült, és így alakult ki a Nap, míg a többi anyag a Nap körül keringő koronggá – azaz protoplanetáris koronggá – lapult ki.
A bolygók ebből a korongból akkréció révén alakultak ki, amelyben a por és a gáz gravitációsan összeállt, és egyre nagyobb testekké olvadt össze. Magasabb forráspontjuk miatt a Naphoz közelebb csak fémek és szilikátok létezhettek szilárd formában, és ezekből alakultak ki végül a földi bolygók: a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars. Mivel a fémes elemek csak nagyon kis hányadát tették ki a Napködnek, a földi bolygók nem tudtak nagyon nagyra nőni.
Ezzel szemben az óriásbolygók (Jupiter, Szaturnusz, Uránusz és Neptunusz) a Mars és a Jupiter pályája közötti ponton túl alakultak ki, ahol az anyag elég hűvös ahhoz, hogy az illékony jeges vegyületek szilárdak maradjanak (azaz a fagyhatár). Az e bolygókat alkotó jég bőségesebb volt, mint a földi belső bolygókat alkotó fémek és szilikátok, ami lehetővé tette számukra, hogy elég masszívvá váljanak ahhoz, hogy nagy hidrogén- és héliumlégkört vegyenek fel.
A maradék törmelék, amelyből sosem lett bolygó, olyan régiókban gyűlt össze, mint az aszteroidaöv, a Kuiper-öv és az Oort-felhő. Így és ezért alakult ki tehát a Naprendszer. Miért van az, hogy a nagyobb objektumok gömb alakúak lettek, ahelyett, hogy mondjuk négyzet alakúak lettek volna? A válasz erre a hidrosztatikus egyensúly fogalmával függ össze.
Hidrosztatikus egyensúly:
Asztrofizikai értelemben a hidrosztatikus egyensúly azt az állapotot jelenti, amikor egyensúly van a bolygó belsejéből kifelé irányuló hőnyomás és a befelé nyomó anyag súlya között. Ez az állapot akkor következik be, amikor egy objektum (csillag, bolygó vagy planetoid) olyan tömegűvé válik, hogy az általa kifejtett gravitációs erő hatására a leghatékonyabb formába – gömb alakba – omlik össze.
Az objektumok tipikusan akkor érik el ezt a pontot, amikor meghaladják az 1000 km (621 mi) átmérőt, bár ez függ a sűrűségüktől is. Ez a fogalom fontos tényezővé vált annak eldöntésében is, hogy egy csillagászati objektumot bolygónak neveznek-e. Ennek alapja a Nemzetközi Csillagászati Unió 26. közgyűlése által 2006-ban elfogadott határozat volt.
Az 5A határozat szerint a bolygó definíciója a következő:
- A “bolygó” olyan égitest, amely (a) a Nap körül kering, (b) elegendő tömeggel rendelkezik ahhoz, hogy öngravitációja legyőzze a merevtest-erőket, így hidrosztatikus egyensúlyi (közel kerek) alakot vesz fel, és (c) megtisztította a pályája környékét.
- A “törpebolygó” olyan égitest, amely (a) a Nap körül kering, (b) elegendő tömeggel rendelkezik ahhoz, hogy öngravitációja legyőzze a merevtest-erőket, így hidrosztatikus egyensúlyi (közel kerek) alakot vesz fel, (c) nem hagyta el a pályája környékét, és (d) nem műhold.
- A műholdak kivételével minden más, a Nap körül keringő objektumot együttesen “kis naprendszerbeli égitesteknek” nevezünk.
So why are planets round? Nos, részben azért, mert amikor az objektumok különösen nagy tömegűvé válnak, a természet kedvez annak, hogy a leghatékonyabb alakot vegyék fel. Másrészt azt is mondhatnánk, hogy a bolygók azért kerekek, mert mi így határozzuk meg a “bolygó” szót. De aztán megint, “a rose by any other name”, nem igaz?
A Universe Today számára számos cikket írtunk a Napbolygókról. Itt van a Miért kerek a Föld?, Miért gömbölyű minden?, Hogyan alakult ki a Naprendszer?, és itt van Néhány érdekes tény a bolygókról.
Ha még több információt szeretnél a bolygókról, nézd meg a NASA Naprendszer felfedező oldalát, és itt van egy link a NASA Naprendszer-szimulátorához.
Azt is felvettük az Astronomy Cast sorozat epizódjait a Naprendszer minden bolygójáról. Kezdje itt, 49. epizód: Merkúr.