Układ Słoneczny to piękna rzecz do oglądania. Między jego czterema planetami lądowymi, czterema gazowymi olbrzymami, wieloma mniejszymi planetami zbudowanymi z lodu i skał oraz niezliczonymi księżycami i mniejszymi obiektami, po prostu nie brakuje rzeczy do zbadania i zauroczenia. Dodaj do tego nasze Słońce, Pas Asteroid, Pas Kuipera i wiele komet, a masz wystarczająco dużo, abyś był zajęty przez resztę swojego życia.
Ale dlaczego dokładnie jest tak, że większe ciała w Układzie Słonecznym są okrągłe? Czy mówimy o księżycu takim jak Tytan, czy o największej planecie Układu Słonecznego (Jowisz), duże ciała astronomiczne wydają się mieć kształt kuli (choć nie idealnej). Odpowiedź na to pytanie ma związek z tym, jak działa grawitacja, nie wspominając już o tym, jak powstał Układ Słoneczny.
Powstanie:
Zgodnie z najszerzej akceptowanym modelem powstawania gwiazd i planet – aka Hipoteza Mgławicowa – nasz Układ Słoneczny rozpoczął się jako chmura wirującego pyłu i gazu (tj. mgławica). Zgodnie z tą teorią, około 4,57 miliarda lat temu wydarzyło się coś, co spowodowało zapadnięcie się obłoku. Mógł to być wynik przechodzącej gwiazdy lub fale uderzeniowe z supernowej, ale końcowym rezultatem było grawitacyjne zapadnięcie się w centrum obłoku.
Dzięki temu zapadnięciu, kieszenie pyłu i gazu zaczęły zbierać się w gęstsze regiony. W miarę jak gęstsze regiony wciągały więcej materii, zachowanie pędu powodowało, że zaczynały się obracać, podczas gdy rosnące ciśnienie powodowało ich nagrzewanie. Większość materii znalazła się w kuli w centrum, tworząc Słońce, podczas gdy reszta materii spłaszczyła się w dysk, który krążył wokół niego – tj. dysk protoplanetarny.
Planety uformowały się poprzez akrecję z tego dysku, w którym pył i gaz grawitowały razem i łączyły się, tworząc coraz większe ciała. Ze względu na ich wyższe temperatury wrzenia, tylko metale i krzemiany mogły istnieć w formie stałej bliżej Słońca, i to one ostatecznie uformowały planety lądowe Merkury, Wenus, Ziemia i Mars. Ponieważ pierwiastki metaliczne stanowiły tylko bardzo mały ułamek mgławicy słonecznej, planety ziemskie nie mogły urosnąć bardzo duże.
W przeciwieństwie do tego, planety olbrzymie (Jowisz, Saturn, Uran i Neptun) uformowały się poza punktem między orbitami Marsa i Jowisza, gdzie materiał jest wystarczająco chłodny dla lotnych związków lodowych, by pozostać w stanie stałym (tj. Linia Mroźna). Lody, które utworzyły te planety były bardziej obfite niż metale i krzemiany, które utworzyły ziemskie planety wewnętrzne, pozwalając im urosnąć na tyle masywne, aby uchwycić duże atmosfery wodoru i helu.
Pozostałości, które nigdy nie stały się planetami zgromadziły się w regionach takich jak Pas Asteroid, Pas Kuipera i Obłok Oorta. Oto jak i dlaczego Układ Słoneczny uformował się w pierwszej kolejności. Dlaczego większe obiekty uformowały się jako kule, a nie kwadraty? Odpowiedź na to pytanie ma związek z koncepcją znaną jako równowaga hydrostatyczna.
Równowaga hydrostatyczna:
W kategoriach astrofizycznych, równowaga hydrostatyczna odnosi się do stanu, w którym istnieje równowaga między ciśnieniem termicznym na zewnątrz z wnętrza planety a ciężarem materiału wciskającego się do środka. Stan ten występuje, gdy obiekt (gwiazda, planeta lub planetoida) staje się tak masywny, że siła grawitacji, jaką wywiera, powoduje jego zapadnięcie się w najbardziej efektywny kształt – kulę.
Typowo, obiekty osiągają ten punkt, gdy przekroczą średnicę 1000 km (621 mi), choć zależy to również od ich gęstości. Pojęcie to stało się również ważnym czynnikiem przy określaniu, czy dany obiekt astronomiczny zostanie uznany za planetę. Zostało to oparte na rezolucji przyjętej w 2006 roku przez 26 Zgromadzenie Ogólne Międzynarodowej Unii Astronomicznej.
Zgodnie z rezolucją 5A, definicja planety brzmi:
- „Planeta” to ciało niebieskie, które (a) jest na orbicie wokół Słońca, (b) ma wystarczającą masę, aby jego samograwitacja przezwyciężyła siły ciała sztywnego tak, że przyjmuje kształt równowagi hydrostatycznej (prawie okrągły), i (c) oczyściło okolicę wokół swojej orbity.
- „Planeta karłowata” jest ciałem niebieskim, które (a) jest na orbicie wokół Słońca, (b) ma wystarczającą masę dla jego samograwitacji, aby przezwyciężyć siły ciała sztywnego tak, że przyjmuje kształt równowagi hydrostatycznej (prawie okrągły), (c) nie oczyściła sąsiedztwa wokół swojej orbity, i (d) nie jest satelitą.
- Wszystkie inne obiekty, z wyjątkiem satelitów, krążące wokół Słońca będą określane zbiorczo jako „Małe Ciała Układu Słonecznego”.
Dlaczego więc planety są okrągłe? Cóż, po części dlatego, że gdy obiekty stają się szczególnie masywne, natura sprzyja temu, by przybrały najbardziej efektywny kształt. Z drugiej strony, moglibyśmy powiedzieć, że planety są okrągłe, ponieważ tak zdecydowaliśmy się zdefiniować słowo „planeta”. Ale wtedy znowu, „róża pod każdą inną nazwą”, prawda?
Napisaliśmy wiele artykułów o planetach słonecznych dla Universe Today. Oto Dlaczego Ziemia jest okrągła?, Dlaczego wszystko jest kuliste?, Jak powstał Układ Słoneczny?, i oto Kilka interesujących faktów o planetach.
Jeśli chcesz więcej informacji o planetach, sprawdź stronę eksploracji Układu Słonecznego NASA, i oto link do symulatora Układu Słonecznego NASA.
Nagraliśmy również serię odcinków Astronomy Cast o każdej planecie w Układzie Słonecznym. Zacznij tutaj, Odcinek 49: Mercury.