Solsystemet är en vacker sak att beskåda. Med sina fyra jordiska planeter, fyra gasjättar, flera mindre planeter som består av is och sten och otaliga månar och mindre objekt finns det helt enkelt ingen brist på saker att studera och fascineras av. Lägg därtill vår sol, ett asteroidbälte, Kuiperbältet och många kometer, och du har tillräckligt för att hålla dig sysselsatt resten av livet.
Men varför exakt är det så att de större kropparna i solsystemet är runda? Oavsett om vi talar om månar som Titan eller den största planeten i solsystemet (Jupiter) verkar stora astronomiska kroppar föredra formen av en sfär (även om den inte är perfekt). Svaret på denna fråga har att göra med hur gravitationen fungerar, för att inte tala om hur solsystemet uppstod.
Formation:
Enligt den mest allmänt accepterade modellen för stjärnors och planeters bildning – även kallad nebulushypotesen – började vårt solsystem som ett moln av virvlande stoft och gas (dvs. en nebulosa). Enligt denna teori hände något för cirka 4,57 miljarder år sedan som fick molnet att kollapsa. Detta kan ha varit resultatet av en förbipasserande stjärna eller chockvågor från en supernova, men slutresultatet var en gravitationskollaps i molnets centrum.
På grund av denna kollaps började fickor av stoft och gas samlas till tätare områden. När de tätare regionerna drog in mer materia fick bevarande av rörelsemängd dem att börja rotera samtidigt som det ökande trycket fick dem att värmas upp. Det mesta av materialet hamnade i en boll i centrum och bildade solen, medan resten av materian plattades ut till en skiva som kretsade runt den – dvs. en protoplanetär skiva.
Planeterna bildades genom ackretion från denna skiva, där stoft och gas graviterade ihop och sammanfogades för att bilda allt större kroppar. På grund av sina högre kokpunkter kunde endast metaller och silikater existera i fast form närmare solen, och dessa skulle så småningom bilda de terrestriska planeterna Merkurius, Venus, jorden och Mars. Eftersom metalliska element bara utgjorde en mycket liten del av solnebulosan kunde de jordiska planeterna inte växa sig särskilt stora.
Däremot bildades jätteplaneterna (Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus) bortom den punkt mellan Mars’ och Jupiters banor där materialet är tillräckligt kallt för att flyktiga isföreningar ska kunna förbli fasta (dvs. frostlinjen). Isen som bildade dessa planeter var rikligare än de metaller och silikater som bildade de inre jordiska planeterna, vilket gjorde det möjligt för dem att bli tillräckligt massiva för att fånga upp stora atmosfärer av väte och helium.
Den överblivna spillrorna som aldrig blev planeter samlades i regioner som Asteroidbältet, Kuiperbältet och Oortmolnet. Så detta är alltså hur och varför solsystemet bildades från början. Varför bildades de större objekten som sfärer i stället för t.ex. fyrkanter? Svaret på detta har att göra med ett begrepp som kallas hydrostatisk jämvikt.
Hydrostatisk jämvikt:
I astrofysiska termer avser hydrostatisk jämvikt det tillstånd där det råder balans mellan det termiska trycket utåt från planetens inre och tyngden av det material som trycker inåt. Detta tillstånd uppstår när ett objekt (en stjärna, planet eller planetoid) blir så massivt att gravitationskraften de utövar får dem att kollapsa till den mest effektiva formen – en sfär.
Typiskt sett når objekten denna punkt när de överskrider en diameter på 1 000 km (621 mi), även om detta också beror på deras densitet. Detta begrepp har också blivit en viktig faktor när det gäller att avgöra om ett astronomiskt objekt kommer att betecknas som en planet. Detta baserades på den resolution som antogs 2006 av den 26:e generalförsamlingen för Internationella astronomiska unionen.
I enlighet med resolution 5A är definitionen av en planet följande:
- En ”planet” är en himlakropp som (a) befinner sig i en omloppsbana runt solen, (b) har tillräcklig massa för att dess självgravitation ska övervinna starrkroppskrafterna så att den antar en form i hydrostatisk jämvikt (nästan rund) och (c) har rensat grannskapet kring sin bana.
- En ”dvärgplanet” är en himlakropp som a) befinner sig i omloppsbana runt solen, b) har tillräcklig massa för att dess självgravitation ska övervinna de stela kroppskrafterna så att den antar en form i hydrostatisk jämvikt (nästan rund), c) inte har lämnat grannskapet runt sin omloppsbana, och d) inte är en satellit.
- Alla andra objekt, utom satelliter, som kretsar runt solen ska kollektivt kallas ”små kroppar i solsystemet”.
Så varför är planeterna runda? Tja, en del av det beror på att när objekt blir särskilt massiva gynnar naturen att de antar den mest effektiva formen. Å andra sidan kan vi säga att planeter är runda för att det är så vi väljer att definiera ordet ”planet”. Men å andra sidan, ”en ros har inget annat namn”, eller hur?
Vi har skrivit många artiklar om solplaneterna för Universe Today. Här finns Why is the Earth Round?, Why is Everything Spherical?, How was the Solar System Formed? och här finns Some Interesting Facts About the Planets.
Om du vill ha mer information om planeterna kan du kolla in NASA:s sida om utforskning av solsystemet, och här finns en länk till NASA:s Solar System Simulator.
Vi har också spelat in en serie avsnitt av Astronomy Cast om varje planet i solsystemet. Börja här, avsnitt 49: Merkurius.