„Dlaczego planety są okrągłe i nigdy nie mają innego kształtu?”, pyta Eloan (9 lat).

Kiedy ktoś pomyśli o znajomym kształcie ciała niebieskiego, ZiemiaA SłońceA KsiężycA planetyto obszar, który przychodzi mi do głowy.

Ale kiedy zobaczymy głównych członków rodziny Słońca, nasza ciekawość może zaprowadzić nas do odwiedzenia innych gwiazd. I niespodzianka: wydaje się, że prawo zwyczajowe już nie obowiązuje. MarsNa przykład dwa niesferyczne satelity. Jego wymiary to dziesiątki kilometrów, wygląda jak duże kamienie. The Kometa halleyaktórego ostatnia wizyta w pobliżu Ziemi datuje się na 1986 r., została przy tej okazji sfotografowana: jest też jak duży kamyk o długości około dziesięciu kilometrów.

Dlaczego duże ciała niebieskie są kuliste, a małe nie? Czy jest w ich historii coś, co radykalnie ich od siebie odróżnia?

gaz i pył…

Odpowiedź brzmi: tak i zależy to od tego, jak uformowany jest system gwiezdny: gwiazda i wszystkie rzeczy, które się wokół niej krążą. To, co dzisiaj rozumiemy, jest następujące: po gwałtownym wydarzeniu w galaktyce, takim jak eksplozja Supernowa (duża gwiazda eksploduje pod koniec swojego życia), chmura gazu i pyłu zaczyna się zapadać.

Temu zapadnięciu towarzyszy wzrost temperatury na wszystkich poziomach: temperatura gwiazdy centralnej, której temperatura sięga kilku milionów stopni. to z skaliste planety Również, który przez naciśnięcie osiągnie temperaturę tysięcy stopni; Nawet planety gazowe z dala od Słońca. Nasze początkowe pytanie sprowadza się do tego: dlaczego kuliste ciało niebieskie płynne lub gazowe?

Dzięki temu możemy obserwować wokół nas formy, jakie przybierają ciecze i gazy. Zacznijmy od pytania. Oto seria prostych eksperymentów, które każdy może wykonać we własnej kuchni, aby odpowiedzieć na pytanie.

przykład oleju

Pierwszy eksperyment: wlej odrobinę oliwy z oliwek (delikatnie) do szklanki wody; Wiadomo, że olej tworzy cienką warstwę na powierzchni wody.

Drugi eksperyment: wlej trochę oleju (również delikatnie) do szklanki spirytusu nacierającego; Widzimy, że olej opada na dno szklanki i tworzy film na dnie szklanki.

Olej jest mniej gęsty niż woda i bardziej gęsty niż alkohol. W pierwszym przypadku podlega działaniu siły zwanej pełzanie Archimedesa Więcej niż jego ciężar, który sprawia, że ​​unosi się na powierzchni. W drugim ten ciąg nie wystarcza i olej pozostaje na dnie. Co się stanie teraz, jeśli (delikatnie) wlejesz wodę do kieliszka alkoholowego? Wraz z mieszaniem wody i alkoholu gęstość mieszanki stopniowo wzrasta, podobnie jak impuls Archimedesa mieszanki i przychodzi czas, kiedy mieszanka i olej mają tę samą gęstość. Jaki jest olej w tej chwili?

Spójrz: w mieszance unoszą się piękne kuliste krople olejku!

Co nam mówi to doświadczenie? Cząsteczki oleju przyciągają się nawzajem i podlegają ziemskiej grawitacji. Kiedy mieszanina wody i alkoholu ma taką samą gęstość jak olej, wszystko dzieje się tak, jakby grawitacja została stłumiona, ponieważ siła ciągu Archimedesa kompensuje ciężar i odkrył, że w tych warunkach olej przybiera kulisty kształt. Jest to najbardziej kompaktowa forma z możliwych.

Fizyka stała się problemem Inżynieria : Co dokładnie oznacza „najbardziej zwarta forma”? Jest to figura, która w stosunku do danej objętości ma najmniejszą powierzchnię lub równoważnie figura, która ma największą objętość w stosunku do danej powierzchni. Można wykazać, że jest to dziedzina, która spełnia te dwie możliwe definicje.

Płyn, który podlega wyłącznie siłom wewnętrznym, zawsze przyjmuje kształt kulisty. Dlatego planety skaliste, takie jak Ziemia, powstałe w stanie ciekłym, mają kształt kulisty. Dlaczego są rzeczy, które zawsze były solidne, takie jak asteroidy i kometynie jest kulisty.

A co z kulami gazowymi? Na Ziemi gaz zajmuje całą dostępną mu objętość, a grawitacja nie wystarcza do odegrania roli. Ale jeśli chodzi o dużą masę gazu, jest inaczej, grawitacja może utrzymać go w skompresowanej formie. Zaczynając od słońca, lub Jowiszktórego masa jest jedną tysięczną masą Słońca (i około 300 mas Ziemi) lub Saturn, który ma masę około 100 razy większą od masy Ziemi.

Ta analiza została napisana przez Jacques Trainer, fizyka teoretycznego z Paris City University.
Oryginalny artykuł został opublikowany w dniu Rozmowa.

Dostęp do tych treści jest zablokowany, aby uszanować Twoją zgodę

Kliknij ” Zatwierdzony », akceptujesz zapisywanie plików cookies przez serwisy zewnętrzne, dzięki czemu będziesz miał dostęp do treści naszych partnerów

Zatwierdzony

Aby uzyskać jeszcze lepszy 20-minutowy bonus, możesz zaakceptować wszystkie pliki cookie, nawet tylko na jeden dzień, za pomocą przycisku „Akceptuję dzisiaj” na banerze poniżej.

Więcej informacji na stronie Polityka zarządzania plikami cookie.