Planetalar ne içün yuvarlaq?

Yer küp şeklinde olsa edi

Başqa bir Yer tasavur eteyik: massası aşağı-yuqarı aynı, amma şekli küp olsun. Başta aylanuvnı ve başqa cisimlerniñ tesirini esapqa almayıq. Bu dünyanıñ köşeleri orta qısımlarından yuqarı qalqqan pek büyük çıqıntılar olur edi. Taş olarnıñ ağırlığını tutıp bilirmi edi?

Gravitatsiya — massası olğan er şeyniñ bir-birini çeküvidir. Planetada maddeniñ er bir qısmı başqa qısımlarnı çeke. Kürege yaqın şekilli cisim yanında umumiy çekim aşağı-yuqarı merkezge doğru yönelgen. Merkez ayrı bir magnit ya da nasos degil: o, bütün massanıñ qoşulğan tesirini tarif etmek içün qolay bir noqtadır.

Adetiy dağda alttaki taş üsttekini tuta. Yüksekligi planeta ölçüsiniñ büyük bir qısmına teñ çıqıntı daa büyük yük yarata edi. Altındaki taş sınıp ya da yavaş-yavaş şekil deñiştirip başlar edi. Artıq madde aşağı çöküp, başqa yerlerge yayılar, pek büyük yükseklik farqlarını azaytır edi. Bu — maddeniñ yañıdan dağılması; köşeler boşluqta yoq olmay. Gravitatsion yük modeli: Lineweaver ve Norman, 5–8-ci saifeler.

Soñki ideal ne içün küre? Aylanmağan, başqa cisimlerden ayrı olğan bir cisimde madde yañıdan dağılmağa yetişse ve dayanıqlığı sayesinde büyük tegizsizliklerni tutmasa, hususiy oqu ya da ayrıca saylanğan yanı olmaz. Muvazenet qatlamları küre simmetriyasına saip: aynı qatlam boyunca madde daa aşağı aqa bilecek bir «dağ» yoq. Küre — üç ölçüli cisim; daire ise onıñ yassı kesigidir. Birazdan aylanuvnı kene esapqa alamız.

Yuvarlaqlanuv bir noqtanıñ içine soñsuz tüşüv demek degil. İçeride basım, yani bir meydan birligine tüşken quvet arta. Qoñşu qatlamlar bir-birine basıp, üstlerindeki maddeniñ ağırlığını tuta bile. Basım farqı çekimni teñleştirgende gidrostatik muvazenet aqqında aytamız. Bu, büyük cisim içün faydalı idealleştirüv; er bir dağ artıq yoq olğan demek degil. Basım çekimni nasıl teñleştire.

Taş ne içün aynı şeyni yapmay

Taşnıñ öz çekimi bar, amma köşelerini yoq etmek içün pek zayıf. Dayanıqlıq — maddeniñ sınmadan ya da şekilni qaytmaz şekilde deñiştirmeden yükke dayanmaq qabiliyetidir. Parçacıqlar arasındaki bağlar kiçik bir parçanıñ zayıf öz çekimine baqmadan çıqıntılarını saqlamağa imkân bere. Bu, asteroidde gravitatsiya «ale qoşulmağan» demek degil.

Meselâ, Bennu asteroidi öz çekimi ile zayıf birleştirilgen parçalardan ibaret ve fırıldaqqa beñzey. Demek, kiçik cisim er vaqıt bir bütün, sağlam qaya degil; gravitatsiyanıñ barlığı da küreni temin etmey. NASA: OSIRIS-REx malümatına köre Bennunıñ şekli ve qurulışı.

Ortaça sıqlığı aynı olğan cisim büyügen sayın massası ve içindeki gravitatsion yük arta. Sıqlıq bir hacim birliginde ne qadar massa olğanını köstere. Şunıñ içün geometrik olaraq beñzegen çıqıntını büyük cisimde tutmaq kiçik cisimdekinden daa qıyın: em daa yüksek madde sütunı, em daa quvetli öz çekimi müim.

Vaqıt ve araret de müimdir. Qattı madde yavaş-yavaş şekil deñiştirmek içün mutlaqa erimege mecbur degil. Meselâ, Yerniñ mantiyası esasen qattı, amma onıñ sıcaq taşı pek yavaş şekil deñiştire ve aqa bile. Qısqa bir itküge dayanğan madde, pek uzun vaqıt tesir etken yük altında deñişe bile. Mantiyanıñ qurulışı ve deformatsiyası, NPS: qattı plitalar altındaki yavaş areket.

Bu sebepten er bir cisim mutlaqa yuvarlaq olaçaq bir tek umumiy diametr yoq. Taş ve buznıñ hususiyetleri başqa; araret, gözeneklilik, aylanuv, keçmiş toqquşuvlar ve şekil deñiştirmek içün olğan vaqıt da tesir ete. Suvuq qabıq evel peyda olğan tegizsizliklerni saqlay bile. Yalnız ölçü bu keçmişni qaytadan qurmağa yetmey. Buzlu dünyalarnıñ hususiyetleri aqqında ilmiy közden keçirüv: 3 ve 5-ci bölükler.

Yuvarlaqqa yaqın, amma mükemmel küre degil

Planetayı kene öz oqu etrafında aylandıralım. Ekvatorda — qutuplarnıñ arasında ortada olğan dairede — madde oqtan eñ uzaqta areket ete. Böyle areket içün oqqa doğru tezleşüv kerek. Planeta ile beraber aylanğan esap sistemasında bunı merkezden qaçma tesiri dep tarif etemiz: o, effektiv çekimni eñ ziyade ekvator yanında azayta ve oq üstünde sıfır ola. Şeklini deñiştire bilgen cisim ekvatorda keñeye, qutuplarda ise yassılana. NASA: ekvator qabartısı.

Yer — biraz yassılanğan küre. Onıñ ekvator radiusı aşağı-yuqarı 6378,1 km, qutup radiusı ise 6356,8 km: daa tam cedvel qıymetlerine köre farq 21,4 km civarında. Bütün planetanıñ radiusına nisbeten bu azdır, şunıñ içün kiçik resimde yassılıqnı körmek qıyın. NASA: Yerniñ radiusları.

Saturnda farq daa körüniklidir. Onıñ ekvator radiusı aşağı-yuqarı 60 268 km, qutup radiusı ise 54 364 km. Tez aylanuv yassılıqnı açıq köstere; netice massanıñ içeride nasıl dağılğanına da bağlı. Gaz deviniñ Yerdeki kibi qattı yüzeyi yoq: bu cedvel radiusları atmosfer basımı 1 bar olğan seviyege aittir. NASA: Saturnnıñ parametrleri, ESA: aylanuv ve şekil.

Qıyaslamazdan evel tahmin et: angi siluet kesik çizgili daireden daa açıq farq eter? Şemada şekilni körmek içün er bir planeta ayrı olaraq aynı keñlikke ketirilgen.

Saturn öz kontrol dairesinden körünikli alçaq, Yer ise öz dairesine pek yaqındır. Resimdeki aynı keñlik fezada aynı ölçü demek degil. Yassılıq da çekimniñ «bitmegen işi» degil: aylanğan cisim içün muvazenet şekli mutlaqa küre olmağa mecbur degil.

Yerde dağlar ne içün qalğan? Yuvarlaqlanuv umumiy şekilge ait, mükemmel tegizlikke degil. Qabıqnıñ dayanıqlığı nisbeten kiçik çıqıntılarnı tuta bile; geologik protsessler de yañı relyef yarata. Dağlarnıñ barlığı planetanıñ şeklini öz çekimi belgilemekten toqtağan demek degil. NPS: dağlarnıñ peyda olması ve deñişmesi.

O alda Ay da ne içün yuvarlaq?

Öz çekimi katalogdaki adlarnı oqumay. O, planetada da, onıñ yoldaşında da, cüce planetada da tesir ete. Aynıñ şekli kürege yaqın, amma Yerniñ tabiiy yoldaşı olaraq qala. Tserera da yuvarlaqqa yaqın, amma cüce planeta olaraq sınıflandırıla.

Halıqara Astronomiya Birliginiñ 2006 yılı Küneş sisteması içün tarifine köre, şekil planetanıñ tek bir şartıdır. Küneş etrafındaki orbita ve onıñ çevresinde gravitatsion üstünlik de müim. Cüce planeta soñki şartnı yerine ketirmey ve tabiiy yoldaş degil. Şunıñ içün yuvarlaq siluetten cisimniñ sınıfını çıqarmaq mümkün degil. JPL: IAU tarifi.

Şimdi birinci abzatstaki taşqa qayt. Onı aynı sıqlıqta saqlap, er yönelişte on kere büyütmek mümkün olsa, o deral küre olmağa mecburmı? Yoq. Öz çekimi ve yük artar edi, amma başlanğıç ölçü, maddeniñ hususiyetleri ve deformatsiya içün vaqıt bilinmeden bu neticege kelmek mümkün degil. Planetanıñ aylanuvını tamamen toqtatsaq, yuvarlaqlığınıñ sebebi yoq olur mı? Kene yoq: aylanuvnıñ payı yoq olur, amma öz çekimi qalır.

Planetalar umumiy siluetinde yuvarlaq, çünki olarnıñ ölçülerinde öz çekimi maddeniñ dayanıqlığına baqmadan onı yañıdan şekillendire bile. Aqiqiy şekil cisimniñ terkibi ve keçmişiniñ izlerini saqlay ve aylanuv sebebinden deñişe. Faydalı soñraki adım — Küneş sisteması haritasına qaytıp, onıñ yuvarlaqqa yaqın dünyaları arasında ne içün planetalar, tabiiy yoldaşlar ve cüce planetalar olğanını añlatmaq.