Kaip planetos įgauna savo formas?
Trumpas atsakymas: Planetos savo formas daugiausia įgauna dėl gravitacijos. Kai kūnas yra pakankamai didelis, gravitacija traukia jo medžiagą į vidų, kol objektas tampa apvalus – ši būsena vadinama hidrostatine pusiausvyra.
Išsamesnis paaiškinimas
Kiekvienas masės dalelis traukia kiekvieną kitą dalelį. Tas traukimas yra gravitacija. Mažos uolienos ir asteroidai turi silpną gravitaciją.
Jų medžiagos stiprumas gali išlaikyti keistas, gumbuotas formas. Didesni objektai turi stipresnę gravitaciją. Gravitacija traukia materiją link centro iš visų pusių.
Dėl to dideli kūnai tampa apvalūs. Greitas sukimasis arba dideli smūgiai gali sukelti nedidelius nukrypimus, pavyzdžiui, išsipūtimus ar įdubimus, tačiau bendra didelių planetų ir mėnulių forma išlieka artima sferinei. Kartais šiluma kūno viduje padeda medžiagos tekėjimui, todėl gravitacija gali jį labiau išlyginti.
Lediniai kūnai gali tapti apvalūs mažesnio dydžio nei uolėti, nes ledas teka lengviau nei uolienos.
Ką sako fizika
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikis / dėsnis: Hidrostatinė pusiausvyra – pusiausvyra, kai objekto savigravitacija traukia medžiagą į vidų, o jo vidinė jėga arba slėgis priešinasi šiai traukai.
Gravitacija veikia kiekvieną planetos dalį. Masei augant, gravitacija tampa pakankamai stipri, kad įveiktų uolienos ar ledo standumą (stiprumą). Kai tai atsitinka, medžiaga juda ir teka, kol jėgos subalansuojasi.
Rezultatas yra beveik sferinė forma. Sukimasis keičia pusiausvyrą. Besisukantis kūnas išsipučia ties pusiauju, nes išcentrinė jėga (išorinis sukimosi poveikis) silpnina ten gravitaciją.
Dideli smūgiai gali laikinai deformuoti planetą, tačiau vidinės jėgos ir gravitacija laikui bėgant dažnai išlygina formą. Sudėtis yra svarbi: apledėję pasauliai tampa apvalūs mažesniais dydžiais nei uolėti, nes ledas gali tekėti veikiamas silpnesnių jėgų, o uolienoms reikia stipresnės gravitacijos.
Kaip mes tai žinome: Astronomai matuoja formas teleskopais ir erdvėlaivių vaizdais ir apskaičiuoja, kaip turėtų veikti gravitacija ir medžiagos stiprumas, naudodami fizikos ir kompiuterinius modelius. Daugelio kūnų (apvalių nykštukinių planetų ir gumbuotų asteroidų) stebėjimai atitinka šiuos modelius, patvirtindami hidrostatinės pusiausvyros idėją.
Pastebėk aplink
- Žemė: beveik sferinė, bet dėl sukimosi šiek tiek suplokštėjusi ties ašigaliais.
- Mėnulis: apvalus, nes gravitacija jį seniai įgavo formą.
- Cerera (nykštukinė planeta): apvali, rodanti, kad mažesni kūnai gali būti hidrostatinėje pusiausvyroje.
- Asteroidas Erotas / kometa 67P: netaisyklinga ir gumbuota, nes jų gravitacija per silpna, kad jie būtų apvalūs.
Išbandymas
Lašeliai ir apvalumas
Sauga: Nėra specialių pavojų; venkite išsiliejimo.
Priemonės
- vanduo
- akių lašintuvas arba arbatinis šaukštelis
- lygi lėkštė arba vaškinis popierius
- mažas suglamžytas aliuminio folijos gabalėlis
Žingsniai
- Padėkite lygią lėkštę arba vaškinio popieriaus lapą ant stalo.
- Lašintuvu arba arbatiniu šaukšteliu užlašinkite kelis mažus vandens lašus ant paviršiaus. Stebėkite jų formas.
- Įlašinkite vieną šiek tiek didesnį lašą ir pažiūrėkite, koks jis apvalus, palyginti su mažais lašais.
- Padėkite nedidelį suglamžytą folijos rutuliuką šalia lašų ir atkreipkite dėmesį į jo formą.
- Pasirinktinai: į vandens lašą įlašinkite lašą indų ploviklio ir stebėkite, kas pasikeičia. Ką tai rodo: Paviršiaus įtempimas verčia skysčio lašus trauktis į vidų į apvalias formas, kaip gravitacija traukia materiją į apvalias planetas; mažos kietosios medžiagos lieka gumbuotos, nes jos neteka.
Žodžiai, kuriuos verta žinoti
- Gravitacija: jėga, traukianti materiją link kitos materijos ir link kūno centro.
- Hidrostatinė pusiausvyra: būsena, kai į vidų traukiančią gravitaciją atsveria vidinis slėgis arba jėga, todėl kūnas yra beveik apvalus.
- Masė: medžiagos kiekis objekte; didesnė masė reiškia stipresnę gravitaciją.
- Išcentrinė jėga: akivaizdus išorinis poveikis, jaučiamas, kai kažkas sukasi, dėl kurio planeta gali išsipūsti ties pusiauju.
Dažni klausimai
Kodėl planetos nėra idealios sferos?
Sukimasis sukelia pusiaujo iškilimą, o dideli smūgiai ar vidiniai dariniai gali sukelti nedidelius nukrypimus.
Kodėl kai kurie mėnuliai yra apvalūs, o kai kurie asteroidai yra gumbuoti?
Apvalūs mėnuliai yra pakankamai masyvūs, kad gravitacija galėtų juos pakeisti; maži asteroidai turi per mažai gravitacijos, kad įveiktų jų uolienų stiprumą.
Ar planeta gali laikui bėgant keisti formą?
Taip; vėsimas, kaitimas, smūgiai ir lėtas medžiagos tekėjimas gali pakeisti planetos formą per ilgą laiką.